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JP2001245222A - Semiconductor device and control method thereof - Google Patents

Semiconductor device and control method thereof

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Publication number
JP2001245222A
JP2001245222A JP2000055205A JP2000055205A JP2001245222A JP 2001245222 A JP2001245222 A JP 2001245222A JP 2000055205 A JP2000055205 A JP 2000055205A JP 2000055205 A JP2000055205 A JP 2000055205A JP 2001245222 A JP2001245222 A JP 2001245222A
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JP
Japan
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bias current
value
bias
full
pixels
Prior art date
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JP2000055205A
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Japanese (ja)
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Kuniyuki Okuyama
邦幸 奥山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to US09/796,249 priority patent/US7948530B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/20Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming only infrared radiation into image signals
    • H04N25/21Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming only infrared radiation into image signals for transforming thermal infrared radiation into image signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
    • H04N25/671Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅素子のばらつきや検出器自体のばらつき
による撮像素子の出力電圧のばらつきをダイナミックレ
ンジ内に収め、撮像素子内または撮像素子外において行
う信号増幅や信号処理を円滑に行う。 【解決手段】 バイアス電流を変化させることによって
出力信号レベルが変化する検出回路601と、この検出
回路から出力された信号がダイナミックレンジ内に設定
したスレッショルド以下であるかどうかを検出する検出
部604と、この検出部604で検出された数をカウン
トするカウンタ605と、このカウンタ605でカウン
トされた値によって、検出回路601のバイアス電流と
FPN補正回路のフルスケール電流値とを、自動的に目
的の出力信号レベルに設定する設定部607とを有す
る。
(57) [Summary] [Problem] To keep the variation of the output voltage of an image sensor due to the variation of an amplifying element or the detector itself within a dynamic range, and smoothly perform signal amplification and signal processing performed inside or outside the image sensor. To do. SOLUTION: A detection circuit 601 whose output signal level changes by changing a bias current, and a detection unit 604 which detects whether a signal output from the detection circuit is equal to or less than a threshold set within a dynamic range. A counter 605 for counting the number detected by the detection unit 604, and a bias current of the detection circuit 601 and a full-scale current value of the FPN correction circuit are automatically determined based on the value counted by the counter 605. A setting unit 607 for setting the output signal level.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその制御
方法に関し、特にバイアス電流を変化させることによっ
て出力信号レベルが変化するようにした半導体装置であ
って、複数の抵抗体で構成される検出器アレイや表示ア
レイ、さらには可視光や赤外線、紫外線、超音波、圧力
等を検出する検出器アレイやこれらを出力する表示アレ
イの半導体装置及びその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a control method thereof, and more particularly to a semiconductor device in which an output signal level is changed by changing a bias current. The present invention relates to a detector array, a display array, a detector array for detecting visible light, infrared rays, ultraviolet rays, ultrasonic waves, pressure, and the like, a display array semiconductor device for outputting these, and a control method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】かかる半導体装置の一例としての撮像装
置としては、例えば特開平11−150683号公報に
記載されたものがある。図12はこの従来の撮像装置の
回路図を示したものである。この回路は、二次元の赤外
線画像が得られるように、複数の画素を集積化してい
る。半導体基板上に、熱電変換素子1101、NPNト
ランジスタ1102、抵抗1103、PNPトランジス
タ1104、スイッチ1100、FPN補正定電流源1
113、積分コンデンサ1105、リセットスイッチ1
106が形成されている。
2. Description of the Related Art As an example of such a semiconductor device, there is an imaging device described in, for example, JP-A-11-150683. FIG. 12 shows a circuit diagram of this conventional imaging device. This circuit integrates a plurality of pixels so that a two-dimensional infrared image can be obtained. On a semiconductor substrate, a thermoelectric conversion element 1101, an NPN transistor 1102, a resistor 1103, a PNP transistor 1104, a switch 1100, an FPN correction constant current source 1
113, integrating capacitor 1105, reset switch 1
106 are formed.

【0003】図12において、熱電変換素子1101
は、この例では温度によってその電気抵抗値が変化する
ボロメータを用いており、ボロメータとしてはチタンを
使用している。チタンボロメータ1101は入射赤外線
に対して感度がある。NPNトランジスタ1102のベ
ースに電圧VB1を印加すると、NPNトランジスタ11
02のベース、エミッタ間電圧をVBEとして、チタンボ
ロメータ1101には(VB1−VBE)の電圧がかかる。
チタンボロメータ1101の抵抗をRB1とすると、NP
Nトランジスタ1102のコレクタには、IC1=(VB1
−VBE)/RB1の電流が流れることになる。
In FIG. 12, a thermoelectric conversion element 1101
In this example, a bolometer whose electric resistance value changes according to the temperature is used, and titanium is used as the bolometer. Titanium bolometer 1101 is sensitive to incident infrared radiation. When the voltage VB1 is applied to the base of the NPN transistor 1102, the NPN transistor 11
Assuming that the base-emitter voltage of V02 is VBE, a voltage of (VB1 -VBE) is applied to the titanium bolometer 1101.
Assuming that the resistance of the titanium bolometer 1101 is RB1, NP
IC1 = (VB1
-VBE) / RB1 will flow.

【0004】抵抗1104をRB2とすると、RB2はチタ
ンボロメータ1101に対する基準として使用している
ために、抵抗1104の抵抗値はチタンボロメータ11
01の抵抗値と同じである。PNPトランジスタ110
3のベース電圧VB2を印可すると、上記と同様にPNP
トランジスタ1103のコレクタには、IC2=(VB2−
VBE)/RB2の電流が流れる。
Assuming that the resistor 1104 is RB2, since RB2 is used as a reference for the titanium bolometer 1101, the resistance value of the resistor 1104 is
01 is the same as the resistance value. PNP transistor 110
When the base voltage VB2 of 3 is applied, the PNP
The collector of the transistor 1103 has IC2 = (VB2−
VBE) / RB2 flows.

【0005】入射赤外線を遮断した状態で、このIC1と
IC2とが釣り合うように1103のベース電圧を設定し
ている。このため、積分コンデンサ1105にはほとん
ど電流が流れない。赤外線が入射すると、熱分離された
ダイアフラムの温度が上昇し、ダイアフラム上のチタン
ボロメータ1101の抵抗値は変化する。この抵抗の変
化はIC1を変化させる。基板上の拡散抵抗1104の抵
抗値は変化しないためIC2は変化しない。このIC1の変
化によって、差分ΔI=(IC2−IC1)が生じ、積分コ
ンデンサ1105蓄えられる。この差分ΔIは信号成分
と除ききれなかったバイアス成分であり、大きなバイア
ス成分は取り除かれる。
A base voltage 1103 is set so that the currents IC1 and IC2 are balanced with the incident infrared rays cut off. Therefore, almost no current flows through the integration capacitor 1105. When infrared rays are incident, the temperature of the thermally separated diaphragm increases, and the resistance value of the titanium bolometer 1101 on the diaphragm changes. This change in resistance changes IC1. Since the resistance value of the diffusion resistor 1104 on the substrate does not change, IC2 does not change. This change in IC1 results in a difference ΔI = (IC2−IC1), which is stored in the integrating capacitor 1105. This difference ΔI is a signal component and a bias component that cannot be removed, and a large bias component is removed.

【0006】また、特開平11−150683号公報に
示されている例では、画素間の抵抗値のばらつきが大き
い場合、FPN(固定パターンノイズの略)補正回路1
106〜1108で画素毎に電流Ifpn を流す。RB1が
標準よりも大きい場合、RB1に流れるIC1は小さくな
る。IC2は一定なので差分ΔIは大きくなってしまう。
電流Ifpn を流すことで、IC2=(IC2−Ifpn )とな
り抵抗ばらつき分の差分を補正している。
In the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-150683, when the variation in resistance between pixels is large, an FPN (abbreviation of fixed pattern noise) correction circuit 1 is used.
In steps 106 to 1108, a current Ifpn is supplied to each pixel. If RB1 is larger than the standard, IC1 flowing to RB1 will be smaller. Since IC2 is constant, the difference ΔI increases.
By flowing the current Ifpn, IC2 = (IC2-Ifpn), and the difference due to the resistance variation is corrected.

【0007】積分コンデンサ1105に蓄えられた信号
は、NMOSトランジスタ1107,1108で構成さ
れるソースフォロワにより高インピーダンスから低イン
ピーダンスに変換される。スイッチ1109、ホールド
コンデンサ1110にて構成されるサンプルホールド回
路は、時系列で入力される信号をサンプリングして一時
ホールドする。スイッチ1109は、PMOSトランジ
スタ、NMOSトランジスタ同士を接続したトランスフ
ァゲートで構成される。NMOSトランジスタ111
1,1112もソースフォロワを構成し、低インピーダ
ンスで1114のS/Hout に出力されることになる。
The signal stored in the integration capacitor 1105 is converted from high impedance to low impedance by a source follower composed of NMOS transistors 1107 and 1108. A sample and hold circuit including a switch 1109 and a hold capacitor 1110 samples signals input in time series and temporarily holds the signals. The switch 1109 includes a transfer gate that connects a PMOS transistor and an NMOS transistor. NMOS transistor 111
1, 1112 also constitutes a source follower, and is output to S / Hout 1114 with low impedance.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開平11−1506
83号公報の技術では、抵抗値が大きい方にばらついて
いる場合、FPN補正電流でばらつき分を補正すること
が出来るが、抵抗値が小さい方にばらついている場合
や、FPN補正電流のフルスケール電流よりもばらつき
分が大きい場合は、キャンセラ電流を調整する必要があ
る。今までは、調整するためのハードウエアまたはソフ
トウエアがないために、キャンセラ電流を手動で調整す
る方法で行っていたが、煩雑な作業である。また、キャ
ンセラ電流が固定されている場合は、抵抗値が小さい方
にばらついている場合や、FPN補正電流のフルスケー
ル電流よりもばらつき分が大きい場合は補正しきれず、
信号の増幅度を上げることが難しい。
SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-1506
According to the technique disclosed in Japanese Patent No. 83, when the resistance value varies in a larger direction, the variation can be corrected by the FPN correction current. However, when the resistance value varies in a smaller value, or when the full-scale of the FPN correction current is used. If the variation is larger than the current, it is necessary to adjust the canceller current. Until now, since there was no hardware or software for adjustment, it was performed by a method of manually adjusting the canceller current, but this is a complicated operation. Also, when the canceller current is fixed, the resistance value varies in a smaller direction, or when the variation of the FPN correction current is larger than the full-scale current, the correction cannot be completed.
It is difficult to increase the signal amplification.

【0009】通常、複数の画素からなる撮像装置では画
素間のばらつきが存在する。これは赤外線撮像素子や増
幅型撮像装置に特に顕著に現れる。これら画素間のばら
つきの原因は、あるものはボロメータなどの検出器のば
らつきであったり、あるものは増幅素子のVTや寄生容
量のばらつきであったりする。ボロメータ型赤外線撮像
装置を例にとると、ボロメータ抵抗はボロメータ膜の厚
さのばらつきや比抵抗のばらつき、パターニングしたと
きの寸法のばらつきなどで数%から数10%程度ばらつ
く。
Normally, in an image pickup apparatus including a plurality of pixels, there is variation between pixels. This is particularly noticeable in infrared imaging devices and amplification type imaging devices. Some of the causes of these pixel-to-pixel variations are variations in detectors such as bolometers, and some are variations in VT and parasitic capacitance of the amplification elements. Taking a bolometer type infrared imaging device as an example, the bolometer resistance varies from several percent to several tens percent due to variations in the thickness of the bolometer film, variations in the specific resistance, and variations in dimensions when patterned.

【0010】このようなばらつきは、信号を読み出す上
で大きな支障となる。例えば温度差1℃の被写体を見た
ときボロメータ部の温度変化は1m℃程度であり、これ
によるボロメータの抵抗変化はボロメータの抵抗温度係
数1%/℃として0.001%程度である。この微弱な
抵抗変化を読み取るには撮像素子上で増幅することが好
ましいが、画素間の抵抗ばらつきが大きいと、そのまま
ではばらつきによって増幅回路のダイナミックレンジが
制限され、増幅度が上げられない。
[0010] Such variations greatly hinder the reading of signals. For example, when a subject having a temperature difference of 1 ° C. is viewed, the temperature change of the bolometer section is about 1 m ° C., and the resistance change of the bolometer due to this is about 0.001% as the bolometer has a resistance temperature coefficient of 1% / ° C. It is preferable to amplify the resistance on the image sensor in order to read the weak resistance change. However, if the resistance variation between pixels is large, the dynamic range of the amplifier circuit is limited by the variation and the amplification degree cannot be increased.

【0011】検出器自体のばらつきを補正する例は,上
記特開平11−150683号公報に示されているが、
検出器の抵抗値が大きい方にばらついていれば、FPN
補正電流でキャンセラ電流分を引き抜いて補正すること
が出来るが、検出器の抵抗値が小さい方にばらついてい
る場合は、FPN補正電流でキャンセラ電流分を引き抜
いてもばらつきが大きくなってしまうだけで、補正する
ことは出来ない。今までは、調整するためのハードウエ
アまたはソフトウエアがないために、キャンセラ電流を
手動で調整する方法で行っていたが、煩雑な作業であ
る。また、キャンセラ電流が固定されている場合は、抵
抗値が小さい方にばらついている場合や、FPN補正電
流のフルスケール電流よりもばらつき分が大きい場合は
補正しきれず、信号の増幅度を上げることが難しい。同
様に、FPN補正電流のフルスケール電流についても、
固定されていると、ばらつきが大きい場合は補正しきれ
ず、ばらつきが小さい場合は、本来なら分解能を良く出
来るのに無駄に補正範囲が広くなってしまう。
An example of correcting the variation of the detector itself is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-150683.
If the resistance of the detector fluctuates to the higher side, FPN
It is possible to correct by extracting the canceller current with the correction current.However, if the resistance value of the detector varies in a smaller direction, even if the canceler current is extracted with the FPN correction current, the variation will only increase. Cannot be corrected. Until now, since there was no hardware or software for adjustment, it was performed by a method of manually adjusting the canceller current, but this is a complicated operation. If the canceller current is fixed, if the resistance value fluctuates to the smaller side, or if the variation of the FPN correction current is larger than the full-scale current, the correction cannot be completed and the signal amplification should be increased. Is difficult. Similarly, for the full-scale current of the FPN correction current,
If fixed, the correction cannot be completed if the variation is large, and if the variation is small, the correction range is unnecessarily widened although resolution can be improved originally.

【0012】本発明の目的は、検出器の抵抗値のばらつ
きを調べ、バイアスキャンセラ電流とFPN補正電流の
フルスケール電流値を自動的に最適な値に設定すること
で、バイアスキャンセラ電流またはFPN補正電流を流
してばらつきが補正されたときに、出力信号をダイナミ
ックレンジ内に収め、撮像素子内または撮像素子外にお
いて行う信号増幅や信号処理を円滑に行うことができる
半導体置及びその制御方法を提供することである。
An object of the present invention is to examine variations in the resistance value of a detector and automatically set a full-scale current value of a bias canceller current and an FPN correction current to an optimum value, thereby obtaining a bias canceller current or an FPN correction current. Provided is a semiconductor device and a control method for a semiconductor device capable of keeping an output signal within a dynamic range when a variation is corrected by flowing a current and smoothly performing signal amplification and signal processing performed inside or outside an image sensor. It is to be.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、検出素子を有し、この検出素子のバイアス電流と前
記検出素子の固定パターンノイズを補正するための補正
手段のフルスケール電流とを変化させることによって検
出出力信号のレベルが変化する信号処理回路と、前記信
号処理回路から出力された信号とこの回路のダイナミッ
クレンジ内で設定されたスレッショルドとを比較する比
較手段と、前記比較手段の比較結果をカウントするカウ
ント手段と、前記カウント手段でカウントされた値によ
り前記信号処理回路のバイアス電流と前記補正回路のフ
ルスケール電流とを制御する制御手段とを含むことを特
徴とする。
A semiconductor device according to the present invention has a detection element, and changes a bias current of the detection element and a full-scale current of correction means for correcting fixed pattern noise of the detection element. A signal processing circuit that changes the level of the detection output signal by causing the signal to be output; a comparing unit that compares a signal output from the signal processing circuit with a threshold set within a dynamic range of the circuit; It is characterized by including counting means for counting the result, and control means for controlling a bias current of the signal processing circuit and a full-scale current of the correction circuit based on a value counted by the counting means.

【0014】そして、前記制御手段は、前記スレッショ
ルド以下または以上の検出画素数を指定し、前記信号処
理回路のバイアス電流のMSB(最上位ビット)を操作
し、前記カウント手段のカウント結果と指定された画素
数の比較結果とから前記バイアス電流のMSBを決定
し、順次LSB(最下位ビット)まで同様の操作と判定
によって前記バイアス電流の各ビットの値を決定するよ
うにしたことを特徴とする。
The control means designates the number of detected pixels below or above the threshold, manipulates the MSB (most significant bit) of the bias current of the signal processing circuit, and designates the count result of the count means. The MSB of the bias current is determined from the comparison result of the number of pixels, and the value of each bit of the bias current is sequentially determined by the same operation and determination up to LSB (least significant bit). .

【0015】また、前記制御手段は、前記スレッショル
ド以下の検出画素数が指定した画素数になるときのバイ
アス電流値と、スレッショルドを超えた検出画素数が指
定した画素数になるときのバイアス電流値とをそれぞれ
求め、これ等のバイアス電流値から前記補正手段のフル
スケール電流値を決定するようにしたことを特徴とす
る。
[0015] The control means may include a bias current value when the number of detected pixels below the threshold reaches the specified number of pixels, and a bias current value when the number of detected pixels exceeding the threshold reaches the specified number of pixels. , Respectively, and the full-scale current value of the correction means is determined from these bias current values.

【0016】更に、前記制御手段は、前記スレッショル
ド以下または以上の検出画素数が指定した下限設定値に
なるときのバイアス電流値と、スレッショルド以下また
は以上の検出画素数が指定した上限設定値になるときの
バイアス電流値とを求め、これ等のバイアス電流値から
前記補正手段のフルスケール電流値を決定するようにし
たことを特徴とする。
The control means may further comprise a bias current value when the number of detected pixels below or above the threshold reaches a specified lower limit set value, and a bias current value when the number of detected pixels below or above the threshold becomes a specified upper limit set value. And a bias current value at that time, and a full-scale current value of the correction means is determined from these bias current values.

【0017】更にはまた、前記制御手段は、前記補正手
段のフルスケール電流値を指定し、あるバイアス電流に
おけるカウント結果と、このバイアス電流から前記補正
手段のフルスケール電流を引いた電流値におけるカウン
ト結果とがほぼ同じになるようにバイアス電流を決定す
るようにしたことを特徴とする。
Further, the control means designates a full-scale current value of the correction means, and counts a current at a certain bias current and a count value at a current value obtained by subtracting the full-scale current of the correction means from the bias current. It is characterized in that the bias current is determined so that the result is almost the same.

【0018】本発明による制御方法は、検出素子を有
し、この検出素子のバイアス電流と前記検出素子の固定
パターンノイズを補正するための補正手段のフルスケー
ル電流とを変化させることによって検出出力信号のレベ
ルが変化する信号処理回路を含む半導体装置の制御方法
であって、前記信号処理回路から出力された信号とこの
回路のダイナミックレンジ内で設定されたスレッショル
ドとを比較する比較ステップと、前記比較ステップの比
較結果をカウントするカウントステップと、前記カウン
トステップでカウントされた値により前記信号処理回路
のバイアス電流と前記補正回路のフルスケール電流とを
制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
According to the control method of the present invention, a detection output signal is provided by changing a bias current of the detection element and a full-scale current of correction means for correcting fixed pattern noise of the detection element. A method for controlling a semiconductor device including a signal processing circuit having a variable level, wherein a comparison step of comparing a signal output from the signal processing circuit with a threshold set within a dynamic range of the circuit; And a control step of controlling a bias current of the signal processing circuit and a full-scale current of the correction circuit based on the value counted in the counting step.

【0019】そして、前記制御ステップは、前記スレッ
ショルド以下または以上の検出画素数を指定し、前記信
号処理回路のバイアス電流のMSB(最上位ビット)を
操作し、前記カウントステップのカウント結果と指定さ
れた画素数の比較結果とから前記バイアス電流のMSB
を決定し、順次LSB(最下位ビット)まで同様の操作
と判定によって前記バイアス電流の各ビットの値を決定
するようにしたことを特徴とする。
In the control step, the number of detected pixels equal to or less than the threshold is specified, the MSB (most significant bit) of the bias current of the signal processing circuit is manipulated, and the result is specified as the count result of the count step. Of the bias current from the comparison result of the number of pixels
, And the value of each bit of the bias current is determined by the same operation and determination up to the LSB (least significant bit).

【0020】また、前記制御ステップは、前記スレッシ
ョルド以下の検出画素数が指定した画素数になるときの
バイアス電流値と、スレッショルドを超えた検出画素数
が指定した画素数になるときのバイアス電流値とをそれ
ぞれ求め、これ等のバイアス電流値から前記補正手段の
フルスケール電流値を決定するようにしたことを特徴と
する。
[0020] The control step may include a step of determining a bias current value when the number of detected pixels below the threshold reaches the specified number of pixels, and a step of setting a bias current value when the number of detected pixels exceeding the threshold reaches the specified number of pixels. , Respectively, and the full-scale current value of the correction means is determined from these bias current values.

【0021】更に、前記制御ステップは、前記スレッシ
ョルド以下または以上の検出画素数が指定した下限設定
値になるときのバイアス電流値と、スレッショルド以下
または以上の検出画素数が指定した上限設定値になると
きのバイアス電流値とを求め、これ等のバイアス電流値
から前記補正手段のフルスケール電流値を決定するよう
にしたことを特徴とする。
Further, in the control step, the bias current value when the number of detected pixels below or above the threshold reaches a specified lower limit set value and the number of detected pixels below or above the threshold become a specified upper limit set value. And a bias current value at that time, and a full-scale current value of the correction means is determined from these bias current values.

【0022】更にはまた、前記制御ステップは、前記補
正手段のフルスケール電流値を指定し、あるバイアス電
流におけるカウント結果と、このバイアス電流から前記
補正手段のフルスケール電流を引いた電流値におけるカ
ウント結果とがほぼ同じになるようにバイアス電流を決
定するようにしたことを特徴とする。
Still further, in the control step, a full-scale current value of the correction means is designated, and a count result at a certain bias current and a count value at a current value obtained by subtracting the full-scale current of the correction means from this bias current are designated. It is characterized in that the bias current is determined so that the result is almost the same.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
を示す撮像装置の全体図である。半導体基板上に,熱電
変換素子101、NPNトランジスタ102、PNPト
ランジスタ103、抵抗104、バイナリに抵抗値が変
化している抵抗105、NPNトランジスタ106、F
PN補正スイッチ107、積分コンデンサ108、リセ
ットスイッチ109が形成されている。熱電変換素子1
01は、この例ではダイヤフラム上に形成されたボロメ
ータを用いており、入射赤外線に対して感度がある。こ
の熱電変換素子101は、後述するように、基板上に1
次元ないしは2次元に多数形成され、スイッチ100に
よって切り替えて順次選択していく。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of an imaging apparatus showing one embodiment of the present invention. On a semiconductor substrate, a thermoelectric conversion element 101, an NPN transistor 102, a PNP transistor 103, a resistor 104, a resistor 105 having a binary resistance value, an NPN transistor 106, F
A PN correction switch 107, an integration capacitor 108, and a reset switch 109 are formed. Thermoelectric conversion element 1
01 uses a bolometer formed on a diaphragm in this example, and is sensitive to incident infrared rays. This thermoelectric conversion element 101 has one
It is formed in a large number of dimensions or two dimensions, and is switched by the switch 100 and sequentially selected.

【0024】NPNトランジスタ102のベースに電圧
VB1を印加すると、NPNトランジスタ102のベー
ス、エミッタ間電圧をVBEとした場合、熱電変換素子1
01には(VB1−VBE)の電圧がかかる。熱電変換素子
101の抵抗をRb1とすると、NPNトランジスタ10
2のコレクタには、IC1=(VB1−VBE)/Rb1の電流
が流れることになる。
When the voltage VB1 is applied to the base of the NPN transistor 102, the thermoelectric conversion element 1 is applied when the voltage between the base and the emitter of the NPN transistor 102 is VBE.
01 is applied with a voltage of (VB1 -VBE). Assuming that the resistance of the thermoelectric conversion element 101 is Rb1, the NPN transistor 10
A current of IC1 = (VB1-VBE) / Rb1 flows through the collector of the second.

【0025】NPNトランジスタ102のベースはVB1
バイアス設定回路131につながっている。VB1バイア
ス設定回路131はNPNトランジスタ102のベース
電圧VB1を調整する定電圧源であり、例えば図2に示す
回路素子200〜211のような構成になっている。
The base of the NPN transistor 102 is VB1
It is connected to a bias setting circuit 131. The VB1 bias setting circuit 131 is a constant voltage source for adjusting the base voltage VB1 of the NPN transistor 102, and has a configuration such as the circuit elements 200 to 211 shown in FIG.

【0026】VB1バイアス設定回路131は、シフトレ
ジスタ200と、スイッチ201と、そのドレインにつ
ながる抵抗202と、NPNトランジスタ203と、そ
のコレクタにつながるPNPトランジスタ206と、N
PNトランジスタ203のコレクタにつながるPNPト
ランジスタ204と、そのPNPトランジスタにつなが
る抵抗205と、PNPトランジスタ204のベースに
つながっているPNPトランジスタ210と、そのPN
Pトランジスタのエミッタにつながっている抵抗211
と、PNPトランジスタ210のコレクタにつながって
いるNPNトランジスタ209と、PNPトランジスタ
210のコレクタにつながっているNPNトランジスタ
208と、そのNPNトランジスタのエミッタにつなが
っている抵抗207からなる。バイアス設定回路131
は何段かの定電流源から構成され、各定電流源の電流値
はI0 ,2I0 ,4I0 ,…のように2の整数乗の
重み付けがしてある。この2の整数乗の重み付けをする
ために、抵抗202は2R1,R1,R1/2,…のよ
うに2の整数乗の重み付けがしてある。抵抗のばらつき
を最小限にするため、R1という単位抵抗を組み合わせ
ることによって各抵抗を得ている。
The VB1 bias setting circuit 131 includes a shift register 200, a switch 201, a resistor 202 connected to its drain, an NPN transistor 203, a PNP transistor 206 connected to its collector,
A PNP transistor 204 connected to the collector of the PN transistor 203; a resistor 205 connected to the PNP transistor; a PNP transistor 210 connected to the base of the PNP transistor 204;
A resistor 211 connected to the emitter of the P transistor
, An NPN transistor 209 connected to the collector of the PNP transistor 210, an NPN transistor 208 connected to the collector of the PNP transistor 210, and a resistor 207 connected to the emitter of the NPN transistor 210. Bias setting circuit 131
Is composed of several stages of constant current sources, and the current value of each constant current source is weighted by an integer power of two, such as I 0 , 2I 0 , 4I 0 ,. In order to perform the weighting of an integer power of 2, the resistor 202 is weighted by an integer power of 2 such as 2R1, R1, R1 / 2,. In order to minimize the variation in the resistance, each resistance is obtained by combining a unit resistance R1.

【0027】さらに、NPNトランジスタ203のエミ
ッタサイズは、電流I0 の段のエミッタサイズを基本
(m=1)として、2倍(m=2)、4倍(m=4)、
…のように電流に比例して重み付けがしてある。前述し
たNPNトランジスタ102のベース電圧VB1を各段の
スイッチをオン/オフすることによって調整することが
出来る。定電流源がn段あるビットの場合、前述のNP
Nトランジスタ102のベース電圧VB1を2n に調
整することが出来る。
The emitter size of the NPN transistor 203 is double (m = 2), quadruple (m = 4), based on the emitter size of the current I 0 stage (m = 1).
Weights are given in proportion to the current as in. The above-described base voltage VB1 of the NPN transistor 102 can be adjusted by turning on / off the switches of each stage. When the constant current source is a bit having n stages, the aforementioned NP
The base voltage VB1 of the N transistor 102 can be adjusted to 2 n .

【0028】エミッタサイズ(m)を変えているのは次
の理由による。ベース電流IBとベース−エミッタ間電
圧VBEとの関係は、逆方向リーク電流をIB0 、素電
荷をq、ボルツマン定数をk、絶対温度をTとして、 IB=mIB0 Exp[qVBE/k/T] となる。ベース電流は電流増幅率をβとして、IB=I
C/βで表されるため、mが一定のままコレクタ電流が
変化するとVBEも変化してしまう。各トランジスタのベ
ースには同じ電圧Vb1が印加されているため、各段のV
BEが異なると各段の電流値は正確に上記のようにならな
い。mを電流値に比例して変えることによって各段のV
BEは同じになり、電流値を上記のように設定することが
出来る。
The reason for changing the emitter size (m) is as follows. The base current IB and the base - the relationship between the emitter voltage VBE is the reverse leakage current IB 0, the elementary charge q, the Boltzmann constant k, absolute temperature as T, IB = mIB 0 Exp [ qVBE / k / T ]. The base current is given by IB = I
Since it is expressed by C / β, if the collector current changes while m is constant, VBE also changes. Since the same voltage Vb1 is applied to the base of each transistor, the V
If the BE is different, the current value of each stage will not be exactly as described above. by changing m in proportion to the current value,
BE is the same, and the current value can be set as described above.

【0029】エミッタに抵抗を接続するこの構成は、N
PNトランジスタ103のショットノイズ、ベース抵抗
(rbb)のジョンソンノイズ、ベースにつながる定電
圧源のノイズなどの影響を減らす効果がある。
This configuration of connecting a resistor to the emitter is equivalent to N
This has the effect of reducing the effects of shot noise of the PN transistor 103, Johnson noise of the base resistance (rbb), and noise of a constant voltage source connected to the base.

【0030】PNPトランジスタ103のベースに電圧
VB2を印加すると、上記と同様にPNPトランジスタ
103のコレクタには、IC2=(VB2−VBE)/Rb2の
電流が流れる。ここで、Rb2は抵抗104の抵抗値であ
る。このIC1とIC2とはほぼつりあっており、積分コン
デンサ108にはわずかな差分ΔI=(IC2−IC1)が
流れる。この差分ΔIは信号成分と除ききれなかったバ
イアス成分であり、大部分のバイアス成分は取り除かれ
ている。
When the voltage VB2 is applied to the base of the PNP transistor 103, a current of IC2 = (VB2-VBE) / Rb2 flows through the collector of the PNP transistor 103 as described above. Here, Rb2 is the resistance value of the resistor 104. IC1 and IC2 are almost balanced, and a small difference ΔI = (IC2−IC1) flows through the integrating capacitor 108. This difference ΔI is a signal component and a bias component that cannot be completely removed, and most of the bias components have been removed.

【0031】PNPトランジスタ103のベースはVB2
バイアス設定回路132につながっている。VB2バイア
ス設定回路132は、PNPトランジスタ103のベー
ス電圧VB2を調整する定電圧源であり、例えば回路素子
212〜230のような構成になっている。
The base of the PNP transistor 103 is VB2
It is connected to a bias setting circuit 132. The VB2 bias setting circuit 132 is a constant voltage source for adjusting the base voltage VB2 of the PNP transistor 103, and has a configuration such as circuit elements 212 to 230.

【0032】VB2バイアス設定回路132は、シフトレ
ジスタ212と、スイッチ213と、そのドレインにつ
ながる抵抗214と、NPNトランジスタ215と、そ
のコレクタにつながるNPNトランジスタ217と、そ
のエミッタにつながる抵抗216と、NPNトランジス
タ215のコレクタにつながるPNPトランジスタ22
0と、そのエミッタにつながるPNPトランジスタ21
8とそのエミッタにつながる抵抗219と、NPNトラ
ンジスタ215のベースにつながっているNPNトラン
ジスタ222と、そのエミッタにつながっている抵抗2
21と、NPNトランジスタ222のベースにつながっ
ているNPNトランジスタ223と、そのベースにつな
がっているPNPトランジスタ224と、そのエミッタ
につながる抵抗225と、PNPトランジスタ224の
ベースにつながるPNPトランジスタ229と、そのエ
ミッタにつながる抵抗230と、PNPトランジスタ2
29のコレクタにつながるNPNトランジスタ228
と、そのエミッタにつながるNPNトランジスタ227
と、そのエミッタにつながる抵抗226からなる。バイ
アス設定回路132の214〜215は何段かの定電流
源から構成され、各定電流源の電流値はI1 ,2I
1 ,4I1 ,…のように2の整数乗の重み付けがして
ある。この2の整数乗の重み付けをするために、抵抗2
14は2R1,R1,R1/2,…のように2の整数乗
の重み付けがしてある。抵抗のばらつきを最小限にする
ため、R1という単位抵抗を組み合わせることによって
各抵抗を得ている。
The VB2 bias setting circuit 132 includes a shift register 212, a switch 213, a resistor 214 connected to its drain, an NPN transistor 215, an NPN transistor 217 connected to its collector, a resistor 216 connected to its emitter, and an NPN PNP transistor 22 connected to the collector of transistor 215
0 and PNP transistor 21 connected to its emitter
8, a resistor 219 connected to its emitter, an NPN transistor 222 connected to the base of an NPN transistor 215, and a resistor 2 connected to its emitter.
21, an NPN transistor 223 connected to the base of the NPN transistor 222, a PNP transistor 224 connected to the base thereof, a resistor 225 connected to the emitter thereof, a PNP transistor 229 connected to the base of the PNP transistor 224, and an emitter thereof 230 connected to PNP transistor 2
NPN transistor 228 leading to collector of 29
And an NPN transistor 227 connected to the emitter
And a resistor 226 connected to the emitter. The bias setting circuit 132 includes 214 to 215 stages of constant current sources, and the current values of the constant current sources are I 1 and 2I.
Weights are raised to the power of 2 such as 1 , 4I 1 ,. To weight this integer power of two, a resistor 2
14 is weighted by an integer power of 2, such as 2R1, R1, R1 / 2,. In order to minimize the variation in the resistance, each resistance is obtained by combining a unit resistance R1.

【0033】VB2バイアス設定回路132の216,2
17の定電流源に流れる電流I2は、VB1バイアス設定
回路131の207,208の定電流源に流れる電流I
2と同じ電流値である。また、VB2バイアス設定回路の
222,221の定電流源に流れる電流I3はVB1バイ
アス設定回路の207,208の定電流源に流れる電流
I2の1/4の電流が流れる。
216, 2 of the VB2 bias setting circuit 132
The current I2 flowing to the constant current source 17 is the current I2 flowing to the constant current sources 207 and 208 of the VB1 bias setting circuit 131.
This is the same current value as 2. The current I3 flowing to the constant current sources 222 and 221 of the VB2 bias setting circuit is a quarter of the current I2 flowing to the constant current sources 207 and 208 of the VB1 bias setting circuit.

【0034】さらに、NPNトランジスタ215のエミ
ッタサイズは、電流I1の段のエミッタサイズを基本
(m=1)として、2倍(m=2)、4倍(m=4)、
…のように電流に比例して重み付けがしてある。前述し
たNPNトランジスタ103のベース電圧VB2を各段の
スイッチをオン/オフすることによって調整することが
出来る。定電流源がn段あるビットの場合、前述のNP
Nトランジスタ103のベース電圧VB2を2n に調整
することが出来る。
Further, the emitter size of the NPN transistor 215 is twice (m = 2), four times (m = 4) based on the emitter size of the stage of the current I1 (m = 1).
Weights are given in proportion to the current as in. The above-described base voltage VB2 of the NPN transistor 103 can be adjusted by turning on / off the switches of each stage. When the constant current source is a bit having n stages, the aforementioned NP
The base voltage VB2 of the N transistor 103 can be adjusted to 2 n .

【0035】NPNトランジスタ106のベースは、V
B0バイアス設定回路130につながっている。VB0バイ
アス設定回路は、NPNトランジスタ106のベース電
圧VB0を調整する定電圧源であり、例えば図2の回路素
子231〜237のような構成になっている。
The base of the NPN transistor 106 is V
It is connected to the B0 bias setting circuit 130. The VB0 bias setting circuit is a constant voltage source that adjusts the base voltage VB0 of the NPN transistor 106, and has a configuration such as the circuit elements 231 to 237 in FIG.

【0036】VB0バイアス設定回路130は、シフトレ
ジスタ231と、スイッチ232と、どのドレインにつ
ながる抵抗233と、NPNトランジスタ234と、そ
のコレクタにつながるPNPトランジスタ235と、N
PNトランジスタ234のコレクタにつながるPNPト
ランジスタ236と、そのエミッタにつながる抵抗23
7からなる。バイアス設定回路130の233〜234
は何段かの定電流源から構成され、各定電流源の電流値
はI4,2I4,4I4,…のように2の整数乗の重み
付けがしてある。この2の整数乗の重み付けをするため
に、抵抗233は2R1,R1,R1/2,…のように
2の整数乗の重み付けがしてある。抵抗のばらつきを最
小限にするために、R1という単位抵抗を組み合わせる
ことによって各抵抗を得ている。
The VB0 bias setting circuit 130 includes a shift register 231, a switch 232, a resistor 233 connected to any drain, an NPN transistor 234, a PNP transistor 235 connected to its collector, and N
PNP transistor 236 connected to the collector of PN transistor 234 and resistor 23 connected to the emitter
Consists of seven. 233-234 of the bias setting circuit 130
Is composed of several stages of constant current sources, and the current value of each constant current source is weighted by an integer power of two, such as I4, 2I4, 4I4,. The resistance 233 is weighted by an integer power of 2 such as 2R1, R1, R1 / 2,. In order to minimize the variation in resistance, each resistance is obtained by combining a unit resistance called R1.

【0037】さらに、NPNトランジスタ234のエミ
ッタサイズは、電流I4の段のエミッタサイズを基本
(m=1)として、2倍(m=2)、4倍(m=4)、
…のように電流に比例して重み付けがしてある。前述し
たNPNトランジスタ106のベース電圧VB0を各段の
スイッチをオン/オフすることによって調整することが
出来る。定電流源がn段あるビットの場合、前述のNP
Nトランジスタ234のベース電圧VB0を2n に調整
することが出来る。
Further, the emitter size of the NPN transistor 234 is double (m = 2), quadruple (m = 4) based on the emitter size of the current I4 stage (m = 1).
Weights are given in proportion to the current as in. The above-described base voltage VB0 of the NPN transistor 106 can be adjusted by turning on / off the switches of each stage. When the constant current source is a bit having n stages, the aforementioned NP
The base voltage VB0 of the N transistor 234 can be adjusted to 2 n .

【0038】撮像装置の温度ドリフトを減らすために、
VB1バイアス設定回路131の電流I0,2I0,4I
0,…と、VB2バイアス設定回路132の電流I1,
2I1,4I1,…と、VB0バイアス設定回路130の
電流I4,2I4,4I4,…は、温度依存性を小さく
する必要がある。電流値I1,2I1,4I1,…と電
流値I2,2I2,4I2,…の基準となるなっている
電流値はI0,2I0,4I0,…である。この電流値
の基準となるベース印加電圧REFINは、温度依存性が
小さくなるように設計する。温度依存性を小さくするに
は、バンドギャップリファレンス等の温度依存性の非常
に小さい定電圧源を使うことが好ましい。
To reduce the temperature drift of the imaging device,
Currents I0, 2I0, 4I of VB1 bias setting circuit 131
0,... And the current I1 of the VB2 bias setting circuit 132
, And the currents I4, 2I4, 4I4,... Of the VB0 bias setting circuit 130 need to have low temperature dependence. The current values serving as references for the current values I1, I1, 4I1, ... and the current values I2, 2I2, 4I2, ... are I0, 2I0, 4I0, .... The base applied voltage REFIN, which is a reference for this current value, is designed so that the temperature dependency is reduced. In order to reduce the temperature dependence, it is preferable to use a constant voltage source having extremely low temperature dependence, such as a band gap reference.

【0039】積分コンデンサ108に蓄えられた信号
は、NMOSFET110,111で構成されるソース
フォロワで高インピーダンスから低インピーダンスに変
換される。スイッチ112,ホールドコンデンサ113
で構成されるサンプル・ホールド回路は、時系列で入力
される信号をサンプリングして一時保持する。スイッチ
112はPMOSFET,NMOSFETのソース同
士、ドレイン同士を接続したトランスファーゲートで構
成される。NMOSFET114,115もソースフォ
ロワを構成し、低インピーダンスで増幅器16に出力す
る。なお、他の構成は後述する。
The signal stored in the integrating capacitor 108 is converted from high impedance to low impedance by a source follower composed of NMOSFETs 110 and 111. Switch 112, hold capacitor 113
Is sampled and temporarily held by sampling a signal input in time series. The switch 112 is composed of a transfer gate connecting the sources of the PMOSFET and the NMOSFET and connecting the drains of the PMOSFET and the NMOSFET. The NMOSFETs 114 and 115 also constitute a source follower, and output to the amplifier 16 with low impedance. Other configurations will be described later.

【0040】図3は図1の読み出し回路と周辺を含めた
撮像素子全体の回路図である。読み出し回路は、水平シ
フトレジスタ301とマルチプレクサ302、読み出し
回路303、FPN補正バッファ304、FPN補正電
流源305、熱電変換素子101、画素スイッチ10
0、垂直シフトレジスタ308、バイアス設定回路30
9等からなる。
FIG. 3 is a circuit diagram of the entire image pickup device including the readout circuit of FIG. 1 and its periphery. The readout circuit includes a horizontal shift register 301 and a multiplexer 302, a readout circuit 303, an FPN correction buffer 304, an FPN correction current source 305, a thermoelectric conversion element 101, and a pixel switch 10.
0, vertical shift register 308, bias setting circuit 30
9 mag.

【0041】熱電変換素子101は、この例では基板上
に2次元にマトリクス状に形成され、画素スイッチ10
0によって切り換えて順次選択されていく。各熱電変換
素子の信号を読み出すために、この例ではマトリクスの
各列に読み出し回路303を形成して信号を読み出して
いる。読み出し回路をどのように形成するかは以下のよ
うなトレードオフがある。
In this example, the thermoelectric conversion elements 101 are formed two-dimensionally on a substrate in a matrix,
It is switched by 0 and sequentially selected. In order to read out the signal of each thermoelectric conversion element, in this example, a reading out circuit 303 is formed in each column of the matrix to read out the signal. There is the following trade-off in how the readout circuit is formed.

【0042】各列に読み出し回路を形成した場合。各列
が同時に読み出し動作を行えるため、読み出しの時間を
長くすることが出来る。読み出し時間が長いと、その分
ノイズ帯域を狭くすることができ、ノイズを低減するこ
とが出来る。その反面読み出し回路の数が多くなり、チ
ップ面積が大きくなってしまう。
When a readout circuit is formed in each column. Since each column can perform the read operation at the same time, the read time can be lengthened. If the read time is long, the noise band can be narrowed accordingly, and the noise can be reduced. On the other hand, the number of readout circuits increases and the chip area increases.

【0043】1個の読み出し回路を複数の列で分け合っ
て使用すれば読み出し回路の数が減って、チップ面積の
縮小になる。その反面、時分割で分け合って使用する
分、読み出し時間が短くなりノイズ帯域が広くなってし
まう。
If one readout circuit is used by dividing into a plurality of columns, the number of readout circuits is reduced and the chip area is reduced. On the other hand, the reading time is shortened and the noise band is widened by the time division sharing.

【0044】垂直シフトレジスタ308はマトリクスの
各行を順次選択していく。
The vertical shift register 308 sequentially selects each row of the matrix.

【0045】FPN補正電流源305に供給されるFP
N補正データは、例えばチップ外のメモリに全画素分の
補正データを蓄える。各列の読み出し回路が積分等の読
み出し動作を行っているときに、バッファ304は読み
出している画素のFPNデータを保持している。
FP supplied to FPN correction current source 305
The N correction data stores correction data for all pixels in a memory outside the chip, for example. When the readout circuit of each column performs a readout operation such as integration, the buffer 304 holds FPN data of the pixel being read out.

【0046】バイアス設定回路309に供給されるバイ
アス設定データは、例えばチップ外のスイッチまたはメ
モリによってシリアルで与えられ、バイアス設定回路内
のシフトレジスタ内に蓄えられる。ノイズフィルタ31
0は、例えばチップ外にCRフィルタを設けてノイズを
除去している。
The bias setting data supplied to the bias setting circuit 309 is serially provided by, for example, a switch or a memory outside the chip, and is stored in a shift register in the bias setting circuit. Noise filter 31
In the case of 0, for example, a CR filter is provided outside the chip to remove noise.

【0047】各列の読み出し回路303の出力は各読み
出し回路303内のサンプルホールド回路に接続されて
いる。各列のサンプルホールド出力S/Hout はマルチ
プレクサ302によって順次選択され出力outに導出
される。水平シフトレジスタ301は各列のマルチプレ
クサ302のスイッチを順次選択し、また、各列のFP
Nデータバッファ304を順次選択するものである。F
PN DATAはFPNデータバッファ304につなが
るデータバスで、例えば、各列のFPN補正定電流源3
05が3ビットの場合3本のラインとなる。BIAS
DATAはFPN補正電流源305と読み出し回路回路
303につながるデータバスで、例えば、設定が必要な
トランジスタが3個の場合3本のラインとなる。
The output of the readout circuit 303 in each column is connected to a sample and hold circuit in each readout circuit 303. The sample / hold output S / Hout of each column is sequentially selected by the multiplexer 302 and is output to the output out. The horizontal shift register 301 sequentially selects the switches of the multiplexer 302 in each column, and also selects the FP in each column.
The N data buffers 304 are sequentially selected. F
PN DATA is a data bus connected to the FPN data buffer 304. For example, the PN DATA is a FPN correction constant current source 3 for each column.
When 05 is 3 bits, there are three lines. BIAS
DATA is a data bus connected to the FPN correction current source 305 and the readout circuit circuit 303. For example, when three transistors need to be set, three lines are used.

【0048】図4は各部の信号タイミングを示したタイ
ミング図である。φVは、例えば30Hz程度の垂直同
期信号であり、垂直シフトレジスタ308のデータ端子
Vに入力される。φHは、例えば7kHz程度の水平同
期信号であり、垂直シフトレジスタ308のクロック端
子Hに入力される。これによって、垂直シフトレジスタ
308からは、V1,V2,…の各行を選択する信号が
出力される。
FIG. 4 is a timing chart showing the signal timing of each section. φV is, for example, a vertical synchronization signal of about 30 Hz, and is input to the data terminal V of the vertical shift register 308. φH is, for example, a horizontal synchronization signal of about 7 kHz, and is input to the clock terminal H of the vertical shift register 308. Thereby, a signal for selecting each row of V1, V2,... Is output from the vertical shift register 308.

【0049】ある行を選択している間、各列の読み出し
回路において積分時の読み出し動作が行われる。VCは
図1の積分コンデンサ108の電圧波形(積分波形)で
ある。サンプルホールド回路112にφS/Hを印可し
て、積分後の電圧をサンプリングしてホールドコンデン
サ113に保持する。サンプリング後リセットスイッチ
109にリセットパルスφRを印加して積分コンデンサ
108をリセットする。
While a certain row is selected, a read operation at the time of integration is performed in the read circuit of each column. VC is a voltage waveform (integrated waveform) of the integrating capacitor 108 in FIG. ΦS / H is applied to the sample and hold circuit 112, and the voltage after integration is sampled and held in the hold capacitor 113. After sampling, a reset pulse φR is applied to the reset switch 109 to reset the integrating capacitor 108.

【0050】水平シフトレジスタ301のデータ端子H
にφH、クロック端子CLKにφCLKを入力すること
で、H1,H2,…の信号を得る。H1,H2,…は図
3のマルチプレクサ302とFPNデータバッファ30
4とを順次選択する。
Data terminal H of horizontal shift register 301
, And signals φ1, H2,... Are obtained. Are the multiplexer 302 and the FPN data buffer 30 shown in FIG.
4 are sequentially selected.

【0051】φH’はφHと同じ信号を使用してもよ
い。各列のホールドコンデンサに保持された信号はマル
チプレクサ302を介して出力端子にOUTで示すよう
に出力される。
ΦH ′ may use the same signal as φH. The signal held in the hold capacitor of each column is output to the output terminal via the multiplexer 302 as indicated by OUT.

【0052】FPNデータ(FPN DATA)はある
行の読み出しの前にFPNデータバッファに転送され
る。図3のデータバッファ304の制御端子には、H
1,H2,…を入力する。
The FPN data (FPN DATA) is transferred to the FPN data buffer before reading a certain row. The control terminal of the data buffer 304 in FIG.
1, H2, ... are input.

【0053】バイアス設定電流(BIAS DATA)
は、読み出し回路303が読み出し前、または読み出し
中にバイアス設定回路に転送される。バイアス設定回路
で作成された各電圧は、ノイズフィルタ310を通って
読み出し回路303のトランジスタ102,103のベ
ースと、FPN305のトランジスタ106のベース電
圧を設定する。
Bias setting current (BIAS DATA)
Is transferred to the bias setting circuit before or during reading by the reading circuit 303. Each voltage generated by the bias setting circuit passes through the noise filter 310 and sets the base of the transistors 102 and 103 of the reading circuit 303 and the base voltage of the transistor 106 of the FPN 305.

【0054】図5は本発明の一実施形態を示す撮像装置
全体のブロック図である。撮像装置は、撮像素子50
1,増幅器116、サンプルホールド117、A/Dコ
ンバータ118、VRAM121、FPNメモリコント
ローラ119、FPNメモリ120、デジタル減算器1
36、D/Aコンバータ134、NTSC信号発生器1
35、コンパレータ122、FPNメモリコントローラ
123、FPNメモリ124、コンパレータ125、カ
ウンタ126、コンパレータ127、バイアスデータ作
成回路517などからなる。
FIG. 5 is a block diagram of the whole image pickup apparatus showing one embodiment of the present invention. The imaging device includes an imaging device 50
1, amplifier 116, sample hold 117, A / D converter 118, VRAM 121, FPN memory controller 119, FPN memory 120, digital subtractor 1
36, D / A converter 134, NTSC signal generator 1
35, a comparator 122, an FPN memory controller 123, an FPN memory 124, a comparator 125, a counter 126, a comparator 127, a bias data creation circuit 517, and the like.

【0055】撮像素子501は、例えば図3に示した構
成を一つのシリコン基板上に形成する。入射光は光学系
520によって撮像素子501上に集光され、撮像素子
501によって電気信号に変換され、積分回路等によっ
て増幅されて外部に出力される。増幅器116はこの出
力信号を増幅し、サンプル・ホールド回路117は信号
を一時保持する。A/D変換器118はこの保持された
信号をデジタル信号に変換する。なお、増幅器116
は、撮像素子501の出力信号が十分大きければ省略す
ることは可能である。
The image pickup device 501 has, for example, the structure shown in FIG. 3 formed on one silicon substrate. The incident light is condensed on the image sensor 501 by the optical system 520, converted into an electric signal by the image sensor 501, amplified by an integrating circuit or the like, and output to the outside. Amplifier 116 amplifies the output signal, and sample and hold circuit 117 temporarily holds the signal. The A / D converter 118 converts the held signal into a digital signal. Note that the amplifier 116
Can be omitted if the output signal of the image sensor 501 is sufficiently large.

【0056】VRAM121は各画素のデジタル信号を
保持するメモリであり、例えば撮像素子501が320
×240の画素数で、1画素のデジタル信号が12ビッ
トであるとした場合、320×240×12ビットの容
量であればよい。
The VRAM 121 is a memory for holding a digital signal of each pixel.
Assuming that the digital signal of one pixel is 12 bits with the number of pixels of × 240, the capacity may be 320 × 240 × 12 bits.

【0057】FPNメモリ120は撮像素子内で行うF
PN補正で取りきれなかったばらつきを補正するための
メモリであり、補正するための各画素のばらつきデータ
が保持されている。FPNメモリコントローラ119は
このFPNメモリ120を制御するための回路であり、
デジタル減算器136はリアルタイムで入力される各画
素の信号から、各画素のばらつき量を減算するためのも
のである。
The FPN memory 120 stores F in the image sensor.
This is a memory for correcting the variation that cannot be removed by the PN correction, and holds variation data of each pixel to be corrected. The FPN memory controller 119 is a circuit for controlling the FPN memory 120,
The digital subtractor 136 is for subtracting the variation amount of each pixel from the signal of each pixel input in real time.

【0058】入射光をシャッター等で遮断した状態でA
/D変換器118から出力される各画素のデータは、撮
像素子内のFPN補正で取りきれなかったばらつきを持
っている。このデータをFPNメモリ120に記憶させ
る。この操作は電源投入時や、前回の補正がずれたとき
などに行う。通常の撮像状態では、この記憶されたFP
Nメモリ120のばらつきデータを減算器136に渡し
て、リアルタイムで供給されてくる各画素の信号から減
算してダイナミックレンジ内に収まる信号を得る。
A with the incident light blocked by a shutter or the like
The data of each pixel output from the / D converter 118 has a variation that cannot be removed by the FPN correction in the image sensor. This data is stored in the FPN memory 120. This operation is performed when the power is turned on or when the previous correction is shifted. In a normal imaging state, the stored FP
The variation data of the N memory 120 is passed to the subtractor 136, and is subtracted from the signal of each pixel supplied in real time to obtain a signal falling within the dynamic range.

【0059】なお、減算器136は、FPNメモリ12
0のデータの補数をとる等して、加算器に変更すること
は当然可能である。また、減算器136はVRAM12
1とD/A変換器134との間にあってもよい。
Note that the subtractor 136 is connected to the FPN memory 12
Naturally, it is possible to change to an adder, for example, by taking the complement of data of 0. The subtractor 136 is connected to the VRAM 12
1 and the D / A converter 134.

【0060】D/A変換器134はこの処理されたデジ
タル信号をアナログ信号に変換して、NTSC信号発生
器135に出力する。NTSC信号発生器135はこの
アナログ信号と同期信号を合成してNTSCコンポジッ
ト信号を出力する。NTSC信号発生器はNTSCの限
らず、必要に応じてPALやRGB出力等他の方式の信
号発生器でもよい。
The D / A converter 134 converts the processed digital signal into an analog signal and outputs it to the NTSC signal generator 135. The NTSC signal generator 135 combines the analog signal and the synchronizing signal and outputs an NTSC composite signal. The NTSC signal generator is not limited to NTSC, but may be another type of signal generator such as PAL or RGB output as required.

【0061】撮像素子内のFPN補正回路(図1の10
5〜107)に供給する補正データの取得は次のように
して行う。コンパレータ122は、この例ではデジタル
コンパレータであり、各画素の信号レベルとある基準レ
ベルとの大小関係を判定する。この基準レベルは、撮像
素子内の積分回路や増幅器、A/D変換器等、信号処理
回路のダイナミックレンジの上限または下限に設定した
り、この上限または下限にあるレベルの余裕を加えた値
に設定することが出来る。大小関係の判定はある基準レ
ベル以上のものを良としたり、ある基準レベル以下のも
のを良としたり、ある2つの基準レベ範囲内のものを良
としたりすることが出来る。
The FPN correction circuit (10 in FIG. 1) in the image sensor
The acquisition of the correction data to be supplied to (5) to (107) is performed as follows. The comparator 122 is a digital comparator in this example, and determines the magnitude relationship between the signal level of each pixel and a certain reference level. This reference level is set to the upper or lower limit of the dynamic range of a signal processing circuit such as an integrating circuit, an amplifier or an A / D converter in the image sensor, or added to a value obtained by adding a margin of a level at the upper or lower limit. Can be set. The determination of the magnitude relationship can be determined to be good for a certain reference level or more, good for a certain reference level or less, or good for a certain two reference level ranges.

【0062】FPNメモリコントローラ123はこの比
較結果にしたがってFPN補正データを作成する。作成
された補正データはFPNメモリ124に保持される。
FPNメモリ124は全画素数にこのFPN補正データ
のビット数を掛けた容量であればよい。例えば、320
×240の画素数の場合には、、FPN補正データのビ
ット数が3ビットであれば、320×240×3ビット
の容量があればよい。データをバイト単位で制御するた
めに、必要に応じて容量を大きくすることは可能であ
る。
The FPN memory controller 123 creates FPN correction data according to the comparison result. The created correction data is held in the FPN memory 124.
The FPN memory 124 may have a capacity obtained by multiplying the total number of pixels by the number of bits of the FPN correction data. For example, 320
In the case of the number of pixels of × 240, if the number of bits of the FPN correction data is 3, the capacity of 320 × 240 × 3 bits is sufficient. In order to control data on a byte basis, it is possible to increase the capacity as needed.

【0063】撮像素子内のバイポーラトランジスタ(図
1の102,103,106)に供給するバイアス設定
データの取得は次のようにして行う。コンパレータ12
5はこの、例ではデジタルコンパレータであり、各画素
の信号レベルとダイナミックレンジ内に設定したスレッ
ショルドとの大小関係を判定する。このスレッショルド
は、撮像素子内の積分回路や増幅器、A/D変換器等、
信号処理回路のダイナミックレンジの上限または下限に
設定したり、この上限または下限にあるレベルの余裕を
加えた値などに設定することが出来る。大小関係の判定
は、スレッショルド以上のものを良としたり、スレッシ
ョルド以下のものを良としたり、ある2つのスレッショ
ルド範囲内のものを良としたりすることが出来る。
The acquisition of the bias setting data to be supplied to the bipolar transistors (102, 103, and 106 in FIG. 1) in the image sensor is performed as follows. Comparator 12
Reference numeral 5 denotes a digital comparator in this example, which determines a magnitude relationship between a signal level of each pixel and a threshold set within a dynamic range. This threshold is determined by the integration circuit, amplifier, A / D converter, etc. in the image sensor.
It can be set to the upper or lower limit of the dynamic range of the signal processing circuit, or to a value obtained by adding a margin of a certain level to the upper or lower limit. The determination of the magnitude relationship can be determined as good for a threshold or more, good for a threshold or less, or good for a certain two threshold ranges.

【0064】カウンタ126はこの比較結果にしたがっ
てカウントを行う。この場合、コンパレータ125の判
定結果が良であった場合と不良であった場合のどちらか
一方をカウント、またはカウンタ126を2個使用し
て、コンパレータ125の判定結果の良否の両方をカウ
ントするようにすることも出来る。
The counter 126 counts according to the comparison result. In this case, either the case where the judgment result of the comparator 125 is good or the case where the judgment result is bad is counted, or both of the judgment results of the comparator 125 are counted using two counters 126. You can also

【0065】コンパレータ127は、この例ではデジタ
ルコンパレータであり、カウンタ126のカウント値と
ある基準レベルとの大小関係を判定する。この基準レベ
ルとしては、ダイナミックレンジ内に設定したスレッシ
ョルド以上の画素数や、スレッショルド以下の画素数な
どを設定することが出来る。
The comparator 127 is a digital comparator in this example, and determines the magnitude relationship between the count value of the counter 126 and a certain reference level. As the reference level, the number of pixels above the threshold set within the dynamic range, the number of pixels below the threshold, and the like can be set.

【0066】バイアスデータ作成回路517はこの比較
結果にしたがってバイアス設定データを作成する。作成
されたバイアスデータは、撮像素子501内にあるバイ
アス回路518に送られる。バイアス回路518は、バ
イアスデータ作成回路で作成されたデジタルデータを元
に、定電流源を使用してバイアス電圧を作成する。
The bias data creation circuit 517 creates bias setting data according to the comparison result. The generated bias data is sent to a bias circuit 518 in the image sensor 501. The bias circuit 518 creates a bias voltage using a constant current source based on the digital data created by the bias data creation circuit.

【0067】ノイズフィルタ310は、この例ではロー
パスフィルタであり、バイアス回路で作成されたバイア
ス電圧のノイズを除去する。
The noise filter 310 is a low-pass filter in this example, and removes noise of the bias voltage generated by the bias circuit.

【0068】521は撮像素子を一定温度に保つペルチ
ェ等の温度安定化素子であり、522はその制御回路で
ある。
Reference numeral 521 denotes a temperature stabilizing element such as a Peltier that keeps the image pickup element at a constant temperature, and 522 denotes a control circuit thereof.

【0069】図6は本発明の一実施の形態を示す装置全
体のブロック図であり、図5の撮像素子を使用した場合
をも含む上位概念的な装置ブロック図である。本装置
は、検出器601、サンプルホールド602、A/Dコ
ンバータ603、コンパレータ604、カウンタ60
5、コンパレータ606、電圧設定回路607、D/A
コンバータ608、減算器609からなる。
FIG. 6 is a block diagram of the entire apparatus showing an embodiment of the present invention, and is a high-level conceptual block diagram of the apparatus including the case where the image pickup device of FIG. 5 is used. This apparatus includes a detector 601, a sample hold 602, an A / D converter 603, a comparator 604, and a counter 60.
5, comparator 606, voltage setting circuit 607, D / A
It comprises a converter 608 and a subtractor 609.

【0070】検出器601は、例えば図5の撮像素子5
01の様にバイアス電流を変化させることによって出力
信号レベルが変化する検出器である。この例では、出力
信号はアナログ信号である。サンプル・ホールド回路6
02は、信号を一時保存する。A/D変換器603はこ
の保持された信号をデジタル信号に変換する。
The detector 601 is, for example, an image sensor 5 shown in FIG.
The detector changes the output signal level by changing the bias current as indicated by 01. In this example, the output signal is an analog signal. Sample and hold circuit 6
02 temporarily stores the signal. The A / D converter 603 converts the held signal into a digital signal.

【0071】コンパレータ604は、この例ではデジタ
ルコンパレータであり検出器の出力信号レベルとスレッ
ショルドとの大小関係を判定する。このスレッショルド
としては、出力信号のダイナミックレンジの上限または
下限に設定したり、この上限または下限にあるレベルの
余裕を加えた値等に設定することが出来る。大小関係の
判定はスレッショルド以上のものを良としたり、スレッ
ショルド以下のものを良としたり、ある2つのスレッシ
ョルド範囲内のものを良としたりすることが出来る。
The comparator 604 is a digital comparator in this example, and determines the magnitude relation between the output signal level of the detector and the threshold. This threshold can be set to the upper or lower limit of the dynamic range of the output signal, or to a value obtained by adding a margin of a level to the upper or lower limit. The determination of the magnitude relationship can be made as good when it is equal to or higher than the threshold, as good when it is equal to or less than the threshold, or as good when it is within a certain two threshold ranges.

【0072】カウンタ605はこの比較結果によってカ
ウントを行う。この場合は、コンパレータ604の判定
結果が良であった場合と不良であった場合のどちらか一
方をカウント、またはカウンタ605を2個使用して、
コンパレータ604の判定結果の良否の両方をカウント
することが出来る。コンパレータ606は、この例では
デジタルコンパレータであり、カウンタ605のカウン
ト値とある基準レベルとの大小関係を判定する。この基
準レベルとしては、ダイナミックレンジ内に設定したス
レッショルド以上の数や、スレッショルド以下の数など
を設定することが出来る。
The counter 605 performs counting based on the comparison result. In this case, either one of a case where the judgment result of the comparator 604 is good and a case where the judgment result is bad is counted, or two counters 605 are used.
Both the good and bad of the judgment result of the comparator 604 can be counted. The comparator 606 is a digital comparator in this example, and determines the magnitude relationship between the count value of the counter 605 and a certain reference level. As the reference level, a number equal to or greater than the threshold set within the dynamic range, a number equal to or smaller than the threshold, and the like can be set.

【0073】電圧設定回路607はこの比較結果にした
がって電圧設定データを作成する。D/Aコンバータ6
08はこの作成されたデジタル信号をアナログ信号に変
換する。減算器609はリアルタイムで供給されてくる
検出器601の信号から減算してダイナミックレンジ内
に納まる信号を得る。
The voltage setting circuit 607 creates voltage setting data according to the comparison result. D / A converter 6
08 converts the generated digital signal into an analog signal. The subtractor 609 subtracts from the signal of the detector 601 supplied in real time to obtain a signal falling within the dynamic range.

【0074】図7は読み出し回路のバイアス電流値の作
成方法を表すフローチャートである。バイアス電流値は
3ビットと仮定している。スレッショルドを設定するス
テップ701と、バイアス電流値のビットの位置をMS
B(最上位ビット)からLSB(最下位ビット)まで変
化させるステップ702と、カウンタのカウント値設定
及びステップ702で注目しているビットを1にセット
するステップ703と、Vアドレスを変化させるステッ
プ704と、Hアドレスを変化させるステップ705
と、スレッショルドの判定をもとに条件ジャンプするス
テップ706と、スレッショルド以下の画素をカウント
するステップ707と、フラグを判定するステップ70
8と、ビットを0にリセットするステップ709とから
なっている。
FIG. 7 is a flowchart showing a method for generating a bias current value of the read circuit. It is assumed that the bias current value is 3 bits. Step 701 of setting the threshold, and setting the position of the bit of the bias current value to MS
Step 702 for changing from B (most significant bit) to LSB (least significant bit); step 703 for setting the count value of the counter and setting the bit of interest in step 702 to 1; and step 704 for changing the V address. 705 for changing the H address
Step 706 for performing a conditional jump based on the threshold determination, Step 707 for counting pixels below the threshold, and Step 70 for determining the flag
8 and a step 709 for resetting the bit to 0.

【0075】ステップ701から709のフローをイメ
ージ的に表したのが図8の801である。横軸はバイア
ス電流値、縦軸はスレッショルド以下の画素数であり、
この例では、バイアス電流値が小さいときはトランジス
タに流れる電流が少ないので、スレッショルド以下の画
素がほとんど全てである。バイアス電流が大きくなるに
つれてスレッショルド以下の画素が少なくなる。
The flow of steps 701 to 709 is represented by an image 801 in FIG. The horizontal axis is the bias current value, the vertical axis is the number of pixels below the threshold,
In this example, when the bias current value is small, the current flowing through the transistor is small, so that almost all pixels below the threshold are used. As the bias current increases, the number of pixels below the threshold decreases.

【0076】ステップ701でスレッショルドTHを設
定する。ステップ702と703で最初に設定されるバ
イアス電流値は、MSBが1でその他のビットは全て0
なので、1/2のバイアス電流値(図8の801の)
である。ステップ703で設定されるスレッショルド以
下の画素数は、図8の801の画素数設定値である。ス
テップ704から707でスレッショルド以下の画素数
をカウントし、ステップ708で判定を行う。これを図
8の801の例で表すと、のバイアス電流時のスレッ
ショルド以下の画素数は設定値よりも多いので、のバ
イアス電流値は目標の電流値よりも小さいことになり、
MSBはそのまま1にする。
At step 701, the threshold TH is set. The bias current value initially set in steps 702 and 703 is such that the MSB is 1 and the other bits are all 0.
Therefore, the bias current value of 1/2 (of 801 in FIG. 8)
It is. The number of pixels below the threshold set in step 703 is the pixel number setting value 801 in FIG. In steps 704 to 707, the number of pixels below the threshold is counted, and in step 708, a determination is made. When this is represented by the example of 801 in FIG. 8, the number of pixels below the threshold value at the time of the bias current is larger than the set value, so that the bias current value is smaller than the target current value.
The MSB is set to 1 as it is.

【0077】ステップ702へ戻り、注目するビットを
LSB側に1ビットずらし、1を立てる。図8の801
の例では、”110”となり、3/4のバイアス電流値
(図8の801の)になる。ステップ704から70
7でスレッショルド以下の画素数をカウントし、ステッ
プ708で判定を行う。これを図8の801の例で表す
と、のバイアス電流時のスレッショルド以下の画素数
は設定値よりも少ないので、のバイアス電流値は目標
の電流値よりも大きいことになり、注目しているビット
を0にする。
Returning to step 702, the bit of interest is shifted by one bit to the LSB side, and 1 is set. 801 in FIG.
In the example, the bias current value is "110", which is a 3/4 bias current value (at 801 in FIG. 8). Steps 704 to 70
The number of pixels below the threshold is counted at 7, and the determination is made at step 708. When this is represented by the example of 801 in FIG. 8, since the number of pixels below the threshold value at the time of the bias current is smaller than the set value, the bias current value is larger than the target current value. Set the bit to 0.

【0078】前述のようなステップ702からステップ
709のループをバイアス電流値のLSBが求まるまで
繰り返すことで、目標のバイアス電流値を求めることが
出来る。
By repeating the loop from step 702 to step 709 until the LSB of the bias current value is obtained, the target bias current value can be obtained.

【0079】図7のフローチャートを説明すると、ステ
ップ701はスレッショルド(図7のTH)を設定する
部分であり、この例ではデジタルコンパレータの判定値
である。このスレッショルドは出力信号のダイナミック
レンジの上限または下限に設定したり、この上限または
下限にあるレベルの余裕を加えた値などに設定すること
が出来る。ステップ702は、MSBからLSBまで操
作するビット(図7のb)を順次変えていく部分であ
り、図7のようなループ処理を行う。ステップ703は
カウンタのカウント値設定(図7のc)とステップ70
2で注目しているビット(図7のb)を1にセットする
部分であり、この例では、カウント値をスレッショルド
以下の画素の数に設定している。ステップ704はVア
ドレスを変化させる部分、ステップ705はHアドレス
を変化させる部分である。ステップ704,705はル
ープを形成しており、ステップ704は、例えば0から
239までVアドレスを変化させる。ステップ705
は、例えば0から319までHアドレスを変化させる。
Referring to the flowchart of FIG. 7, step 701 is a part for setting a threshold (TH in FIG. 7). In this example, it is a judgment value of a digital comparator. This threshold can be set to the upper or lower limit of the dynamic range of the output signal, or can be set to a value obtained by adding a margin of a certain level to the upper or lower limit. Step 702 is a part for sequentially changing bits (b in FIG. 7) for operating from the MSB to the LSB, and performs a loop process as shown in FIG. Step 703 sets the count value of the counter (c in FIG. 7) and step 70
This is the part where the bit of interest (b in FIG. 7) is set to 1 in 2, and in this example, the count value is set to the number of pixels below the threshold. Step 704 is a part for changing the V address, and step 705 is a part for changing the H address. Steps 704 and 705 form a loop, and step 704 changes the V address from 0 to 239, for example. Step 705
Changes the H address from 0 to 319, for example.

【0080】ステップ706では、コンパレータの判定
をもとに以後の処理を2つに分けるものである。この例
では、選択している画素のデータ(図7の(V,H))
をデジタルコンパレータで判定する方法を採用してい
る。この判定において、ステップ701で設定したスレ
ッショルド以下であった場合、ステップ704,ステッ
プ705で選択している画素に与えたバイアス電流値で
はスレッショルド以下であることになり、ステップ70
7においてスレッショルド以下の画素のカウントを行
う。ステップ707は、この例ではダウンカウンタで、
ステップ703の設定値からダウンカウントを行う。
In step 706, the subsequent processing is divided into two based on the judgment of the comparator. In this example, the data of the selected pixel ((V, H) in FIG. 7)
Is determined by a digital comparator. In this determination, if the value is equal to or smaller than the threshold set in step 701, the bias current value given to the pixel selected in step 704 or step 705 is equal to or smaller than the threshold.
At 7, the pixels below the threshold are counted. Step 707 is a down counter in this example,
Count down from the set value in step 703.

【0081】ステップ708はコンパレータの判定をも
とに以後の処理を2つに分けるものである。この例で
は、ステップ707でカウントした値が0以下であるか
をデジタルコンパレータで判定する方法を採用してい
る。この判定において、ステップ707でカウントした
値が0を超えていた場合、ステップ709において、ス
テップ702で注目しているビットbを0にリセットす
る。ステップ708の判定で0以下であった場合、ビッ
トbは1のままでよいためステップ709は実行しな
い。
Step 708 is to divide the subsequent processing into two based on the judgment of the comparator. In this example, a method is employed in which a digital comparator determines whether the value counted in step 707 is 0 or less. In this determination, if the value counted in step 707 exceeds 0, in step 709, the bit b of interest in step 702 is reset to 0. If the result of the determination in step 708 is 0 or less, step 709 is not executed because bit b may remain 1.

【0082】図8の802では、801の目標値に加え
てスレッショルドを超えた画素数に対しても画素数設定
値と比較を行い、のバイアス電流を求め、との2
つのバイアス電流からFPNのフルスケール電流値を求
めている。
In 802 of FIG. 8, in addition to the target value of 801, the number of pixels exceeding the threshold is compared with the set number of pixels to determine the bias current.
The full-scale current value of FPN is obtained from the two bias currents.

【0083】図8の802を説明すると、スレッショル
ドの設定とスレッショルド以下の画素数を設定(802
の画素数設定値)し、まず、の目標値を求めるために
図7のフローと同じようにバイアス電流値のMSBを操
作し、カウント結果と画素数設定値の比較結果からMS
Bを決定し、順次LSBまで同様の操作と判定によって
バイアス電流の各ビットを決定し、次に、の目標値を
求めるために、図7のフローと同じようにバイアス電流
値のMSBを操作し、カウント結果と画素数設定値の比
較結果からMSBを決定し、順次LSBまで同様の操作
と判定によってバイアス電流の各ビットを決定する。
Referring to 802 in FIG. 8, the threshold is set and the number of pixels below the threshold is set (802).
First, the MSB of the bias current value is manipulated in the same manner as in the flow of FIG. 7 in order to obtain the target value, and MS is calculated from the comparison result between the count result and the pixel number set value.
B, and sequentially determine the respective bits of the bias current by the same operation and determination up to the LSB, and then operate the MSB of the bias current value in the same manner as in the flow of FIG. , The MSB is determined from the comparison result between the count result and the pixel number set value, and each bit of the bias current is determined by the same operation and determination up to the LSB.

【0084】図8の802の動作について、図9の80
5を用いて説明する。802のの設定の時、各画素の
信号レベルの分布は805の様になっている。この時の
スレッショルド以下の画素は欠陥画素である。画素数設
定値はこの欠陥画素数群を除外できるように設定する。
802のの設定の時、各画素の信号レベルの分布は図
9の807の様になっている。この時のスレッショルド
以上の画素も欠陥画素であり、画素数設定値はこの欠陥
画素群を除外出来るように設定する。尚、の設定画素
数との設定画素数は異なっていても構わない。
The operation of 802 in FIG.
5 will be described. At the time of setting 802, the distribution of the signal level of each pixel is as shown at 805. Pixels below the threshold at this time are defective pixels. The pixel number setting value is set so that this defective pixel number group can be excluded.
At the time of setting 802, the distribution of the signal level of each pixel is as shown by 807 in FIG. Pixels above the threshold at this time are also defective pixels, and the pixel number setting value is set so as to exclude this defective pixel group. Note that the set pixel number may be different from the set pixel number.

【0085】これによってとのレベルを知ることが
でき、−のレベルをFPN補正回路のフルスケール
とする。この後、バイアス電流をのレベルに決定し
て、FPN補正をかけることで、各画素の信号は図9の
806の様にスレッショルド付近に集まる。これによっ
て各画素の信号は上側に広いダイナミックレンジを持つ
ことになる。このスレッショルドを上側に設定し、下側
に広いダイナミックレンジを持たせることは、当然可能
である。また、スレッショルド以下と以上を適宜入れ換
えてアルゴリズムを構成することは当然可能である。
Thus, the level of (1) can be known, and the level of (-) is set to the full scale of the FPN correction circuit. Thereafter, the level of the bias current is determined and the FPN correction is applied, so that the signal of each pixel is gathered near the threshold as indicated by 806 in FIG. As a result, the signal of each pixel has a wide dynamic range on the upper side. It is of course possible to set this threshold to the upper side and to have a wide dynamic range on the lower side. In addition, it is of course possible to configure the algorithm by appropriately replacing the value below the threshold with the value above.

【0086】図8の803は、802のスレッショルド
を超えた画素数をカウントする代わりに、スレッショル
ド以下の画素数の上限値を設けて、とのバイアス電
流を求め、この2つのバイアス電流値からFPNのフル
スケール電流値を求めている。
In FIG. 8, reference numeral 803 denotes a bias current obtained by setting an upper limit value of the number of pixels below the threshold instead of counting the number of pixels exceeding the threshold of 802, and calculating FPN from the two bias current values. Is obtained.

【0087】図8の803を説明すると、スレッショル
ドの設定とスレッショルド以下の画素数の下限値とスレ
ッショルド以下の画素数の上限値を設定し、の目標値
を求めるために図7のフローと同じようにバイアス電流
値のMSBを操作し、カウント結果と画素数設定値の比
較結果からMSBを決定し、順次LSBまで同様の操作
と判定によってバイアス電流の各ビットを決定し、次に
の目標値を求めるために図7のフローと同じようにバ
イアス電流値のMSBを操作し、カウント結果と画素数
設定値の比較結果からMSBを決定し、順次LSBまで
同様の操作と判定によってバイアス電流の各ビットを決
定する。
Referring to 803 in FIG. 8, the threshold is set, the lower limit of the number of pixels below the threshold and the upper limit of the number of pixels below the threshold are set, and a target value is obtained in the same manner as in the flow of FIG. The MSB of the bias current value is manipulated, the MSB is determined from the result of the comparison between the count result and the pixel number set value, and the respective bits of the bias current are sequentially determined by the same operation and determination up to the LSB, and the next target value To determine the value, the MSB of the bias current value is manipulated in the same manner as in the flow of FIG. 7, and the MSB is determined from the comparison result between the count result and the pixel number set value. To determine.

【0088】上限設定値として全体画素数からAを引い
た値を設定することができる。Aとして807のを超
えるレベルの画素、つまりは上側欠陥画素数を指定す
る。これによって802の説明と同様に欠陥画素を除い
たからの画素を図9の806の様にスレッショルド
に集めることができる。
As the upper limit set value, a value obtained by subtracting A from the total number of pixels can be set. A designates a pixel having a level exceeding 807, that is, the number of upper defective pixels. As a result, the pixels from which the defective pixels have been removed can be collected at a threshold as shown at 806 in FIG.

【0089】図8の804は、802の画素数を設定す
る代わりに、FPNのフルスケール電流値を設定して、
あるバイアス電流におけるカウント結果と、このバイ
アス電流からFPNのフルスケール電流値を引いた電流
値におけるカウント結果がほぼ同じになるようにバイ
アス電流を求めている。
In FIG. 8, reference numeral 804 designates a full-scale current value of the FPN, instead of setting the number of pixels 802.
The bias current is determined so that the count result at a certain bias current and the count result at a current value obtained by subtracting the full-scale current value of FPN from this bias current are substantially the same.

【0090】図8の804を説明すると、スレッショル
ドの設定とFPNのフルスケール電流値を設定し、の
目標値を求めるために図7のフローと同じようにバイア
ス電流値のMSBを操作し、カウント結果を求め、この
ときのバイアス電流値からFPNのフルスケール電流値
を引いたバイアス電流のときのカウント結果も求める。
2つのカウント結果の差を比較し、両者の差が小さくな
るようにMSBを決定し、順次LSBまで同様の操作と
判定によってバイアス電流の各ビットを決定する。
Referring to 804 in FIG. 8, the threshold is set, the full-scale current value of FPN is set, and the MSB of the bias current value is operated in the same manner as in the flow of FIG. The result is obtained, and the count result for the bias current obtained by subtracting the full-scale current value of FPN from the bias current value at this time is also obtained.
The difference between the two count results is compared, the MSB is determined so that the difference between the two becomes smaller, and each bit of the bias current is determined sequentially by the same operation and determination up to the LSB.

【0091】この方法は、FPN補正回路のフルスケー
ル電流を大きくしたくないときに効果がある。フルスケ
ールを大きくするとFPN補正回路の残差(図9の80
6)が大きくなり、残差がダイナミックレンジを占有す
る度合いが大きくなる。
This method is effective when it is not desired to increase the full-scale current of the FPN correction circuit. When the full scale is increased, the residual of the FPN correction circuit (80 in FIG. 9)
6) increases, and the degree to which the residual occupies the dynamic range increases.

【0092】図8の804の目標値の求め方としては、
前記バイアス電流の各ビットをMSBからLSBまで操
作して求める方法の他に、バイアス電流値を最小値から
最大値まで順次変化させ、スレッショルド以下の画素数
とスレッショルドを超えた画素数を、一旦全てPC(図
1のパーソナルコンピュータ133)に取り込んで、上
記アルゴリズムをソフトウェア上で実行し、目標のバイ
アス電流値を求める方法もある。この方法の利点は、ロ
ジックの回路規模を小さく出来る。また、取り込んだデ
ータを画面上にグラフで表示することが出来、FPNの
フルスケール電流値を設定するとき分かりやすいなどが
ある。
As a method for obtaining the target value 804 in FIG.
In addition to the method of calculating each bit of the bias current from MSB to LSB, the bias current value is sequentially changed from the minimum value to the maximum value, and the number of pixels below the threshold and the number of pixels exceeding the threshold are all once determined. There is also a method of acquiring the target bias current value by taking it into a PC (the personal computer 133 in FIG. 1) and executing the above algorithm on software. The advantage of this method is that the circuit size of the logic can be reduced. In addition, the captured data can be displayed in a graph on the screen, which makes it easy to understand when setting the full-scale current value of the FPN.

【0093】図10の901にバイアス電流とオンチッ
プFPNのフルスケール電流を設定するアルゴリズムと
フレームとの関係を示す。φVは、例えば30Hz程度
の垂直同期信号であり、このクロックの1周期が1フレ
ームである。最初に設定を行う。この設定の期間は、バ
イアス回路内のシフトレジスタ(図2のSR)のビット
数で異なるが、この例では18ビットと仮定し、18画
素クロック期間である。全画素測定するためには1フレ
ーム必要であり、設定で18画素クロック使っているの
で、このフレームでは全画素測定できない。そこで、次
のフレームになるまで待ち時間を設けている。2フレー
ム目では、全画素の出力信号を比較してカウントを行
う。また、カウントを行うと同時にカウントの設定値と
の比較も行っている。よって、全画素終了と同時に比較
結果がわかり、次のフレームの設定に反映するすること
が出来る。この処理をバイアス電流のビット数繰り返し
たり、バイアス電流値の最小値から最大値まで繰り返
す。
FIG. 10 shows a relationship 901 between the frame and the algorithm for setting the bias current and the full-scale current of the on-chip FPN. φV is, for example, a vertical synchronization signal of about 30 Hz, and one cycle of this clock is one frame. First, configure the settings. The period of this setting differs depending on the number of bits of the shift register (SR in FIG. 2) in the bias circuit, but in this example, it is assumed to be 18 bits, which is 18 pixel clock periods. One frame is required to measure all pixels, and since 18 pixel clocks are used in the setting, all pixels cannot be measured in this frame. Therefore, a waiting time is provided until the next frame. In the second frame, the output signals of all pixels are compared and counted. At the same time as counting is performed, comparison with the set value of the count is also performed. Therefore, the comparison result is known at the same time when all the pixels are completed, and can be reflected in the setting of the next frame. This process is repeated by the number of bits of the bias current, or from the minimum value to the maximum value of the bias current value.

【0094】以上の説明中の信号を出力する積分回路の
中身の動作について、以下に簡単に説明する。図11に
積分回路の積分コンデンサ部の積分波形を示す。100
1はボロメータに印加した電圧によって、ボロメータに
自己発熱が無いか、無視できるほど小さい場合である。
左図はFPN補正をかける前、右図はFPN補正をかけ
た後の波形である。前述したように、最適なキャンセラ
設定を見つける探索を行って、ボロメータ抵抗が最小の
画素の積分波形が、ダイナミックレンジの下限近く、前
述したスレッショルドにくるようにしている。Vmは、
赤外線の入力があった場合に、ボロメータ抵抗が変化す
るため、マージンとして設けてある。ボロメータ抵抗最
大の画素の積分波形は、補正前においてダイナミックレ
ンジの上限をはみ出ていることが多い。
The operation of the contents of the integrating circuit for outputting the signal described above will be briefly described below. FIG. 11 shows an integration waveform of the integration capacitor section of the integration circuit. 100
No. 1 indicates that the bolometer has no self-heating or is negligibly small depending on the voltage applied to the bolometer.
The left diagram shows the waveform before the FPN correction is applied, and the right diagram shows the waveform after the FPN correction is applied. As described above, the search for finding the optimum canceller setting is performed so that the integrated waveform of the pixel having the minimum bolometer resistance is close to the lower limit of the dynamic range and is at the above-described threshold. Vm is
Since the bolometer resistance changes when an infrared ray is input, it is provided as a margin. The integrated waveform of the pixel having the maximum bolometer resistance often exceeds the upper limit of the dynamic range before correction.

【0095】FPN補正を行うことによって、右図のよ
うに各画素の積分波形はダイナミックレンジの下限近く
に集まる。FPN補正の精度の問題で補正後集まり方に
は限界があり、図11のように残差が生じる。積分波形
のサンプリングは図11の終点で行う。積分波形に残差
が生じるのは、補正回路の量子化誤差によるものであっ
て、ボロメータ抵抗の大小と直接に関係するものではな
い。つまり、図11の補正残差大の中にはボロメータ抵
抗大のものも含まれれば、小のものも含まれる。
By performing the FPN correction, the integrated waveform of each pixel gathers near the lower limit of the dynamic range as shown in the right figure. There is a limit in how to gather after correction due to the problem of the accuracy of FPN correction, and a residual is generated as shown in FIG. The sampling of the integrated waveform is performed at the end point in FIG. The occurrence of the residual in the integrated waveform is due to the quantization error of the correction circuit, and is not directly related to the magnitude of the bolometer resistance. That is, the large correction residual in FIG. 11 includes a large bolometer resistance and a small bolometer resistance.

【0096】1002はボロメータに印加した電圧によ
って、ボロメータに自己発熱が比較的大きく生じる場合
である。左図はFPN補正をかける前、右図はFPN補
正をかけた後の各波形である。ボロメータの抵抗温度係
数TCRが負の場合を仮定している。1001と同様
に、最適なキャンセラ設定を見つける探索を行って、ボ
ロメータ抵抗が最小の画素の積分波形が、スレッショル
ドにくるようにしている。
Reference numeral 1002 denotes a case where the voltage applied to the bolometer generates relatively large self-heating in the bolometer. The left figure shows each waveform before FPN correction is applied, and the right figure shows each waveform after FPN correction is applied. It is assumed that the bolometer has a negative temperature coefficient of resistance TCR. As in the case of 1001, a search for finding an optimal canceller setting is performed so that the integrated waveform of the pixel with the minimum bolometer resistance comes to the threshold.

【0097】FPN補正を行うことによって、右図のよ
うに各画素の積分波形は、ダイナミックレンジの下限近
くに集まる。1001と同様に、補正残差大の中にはボ
ロメータ抵抗大のものも含まれれば、小のものも含まれ
る。従って積分波形の最大振幅Vmax は、ボロメータ抵
抗最小の画素の積分波形曲がりに残差の約1/2を足し
たものになる。1/2の理由は、積分終点の約1/2で
積分波形曲がりが最大となるためである。この右図か
ら、積分波形曲がりがある中でVmax を最小にするに
は、補正残差小の画素において積分波形の始点と終点の
積分電圧レベルを合わせると共に、残差が積分曲がりの
凸側にくるようにすれば良いことがわかる。
By performing the FPN correction, the integrated waveform of each pixel gathers near the lower limit of the dynamic range as shown in the right figure. Similarly to 1001, the large correction residual includes a large bolometer resistance and a small bolometer resistance. Therefore, the maximum amplitude Vmax of the integrated waveform is obtained by adding about の of the residual to the integrated waveform curve of the pixel having the minimum bolometer resistance. The reason for 1 / is that the integral waveform bend becomes maximum at about の of the integration end point. From the figure on the right, to minimize Vmax in the presence of the integral waveform curve, the integrated voltage levels at the start and end points of the integral waveform are adjusted at the pixel with the small correction residual, and the residual is on the convex side of the integral curve. It turns out that it is good to make it.

【0098】ボロメータの抵抗温度係数TCRが正の場
合、積分波形曲がりが上記と逆になるが、補正残差小の
画素において積分波形の始点と終点の積分電圧レベルを
合わせると共に、残差が積分曲がりの凸側にくるように
すれば良いことに変わりはない。
When the temperature coefficient of resistance TCR of the bolometer is positive, the curve of the integral waveform is opposite to that described above. However, in the pixel having a small correction residual, the integral voltage levels at the start point and the end point of the integral waveform are adjusted, and the residual is integrated. The problem remains if it is made to be on the convex side of the bend.

【0099】1002の具体例を以下に示す。ボロメー
タ抵抗としては、各画素に時分割で電圧を印加するいわ
ゆるパルスバイアス駆動を行う場合、数kΩから数10
kΩ程度が考えられる。ボロメータの抵抗温度係数TC
Rとしては、数%/K程度が考えられる。ボロメータ印
加電圧としては0.5V程度から5V程度が、信号を大
きくする上と、通常のICプロセスで電圧を扱う上で好
ましい。積分容量としては、数pFから数100pF程
度が、積分ゲインを大きくしてセンサ出力電圧を大きく
する上と、積分波形の振幅Vmax をある程度抑える上で
好ましい。積分時間としては、数μsから数100μs
程度が、読み出し回路の数を減らす上と、積分ゲインを
大きくする上で好ましい。この時、ボロメータの自己発
熱温度は、数℃から数10℃程度になる。自己発熱は積
分波形の曲がりを減らす上では小さい方が好ましいが、
センサの温度分解能に当たるノイズ等価温度差NETD
は、ボロメータに印加するジュール熱の平方根、つまり
自己発熱温度の平方根に比例する場合が多く(例えば、
田中ら、熱型赤外線イメージセンサ、電子情信学技報E
D98−265、pp.9−16)、その意味ではある
程度の自己発熱温度が必要になる。
A specific example of 1002 is shown below. When a so-called pulse bias drive for applying a voltage to each pixel in a time-division manner is used as the bolometer resistor, several kΩ to several tens
About kΩ can be considered. Bolometer temperature coefficient of resistance TC
As R, several% / K can be considered. The bolometer applied voltage is preferably about 0.5 V to about 5 V in order to increase the signal and to handle the voltage in a normal IC process. The integral capacitance is preferably about several pF to several hundred pF in order to increase the sensor output voltage by increasing the integral gain and to suppress the amplitude Vmax of the integral waveform to some extent. Integration time from several μs to several hundred μs
The degree is preferable for reducing the number of readout circuits and increasing the integral gain. At this time, the self-heating temperature of the bolometer ranges from several degrees Celsius to several tens degrees Celsius. It is preferable that the self-heating is small in order to reduce the bending of the integrated waveform,
Noise equivalent temperature difference NETD corresponding to sensor temperature resolution
Is often proportional to the square root of the Joule heat applied to the bolometer, that is, the square root of the self-heating temperature (for example,
Tanaka et al., Thermal Infrared Image Sensor, Electronic Information Technology E
D98-265 pp. 9-16) In that sense, a certain amount of self-heating temperature is required.

【0100】ボロメータ抵抗として約10kΩ、TCR
として約−2%/K、印加電圧として約2V、積分容量
として約100pF、積分時間として約30μs、積分
ゲインとして約30倍、自己発熱温度として約7℃程度
を仮定すると、積分波形曲がりVmax は約2V程度とな
る。残差電圧としては、FPN補正のビット数によって
も異なるが、6ビット程度を仮定すると、約0.2V程
度となる。
A bolometer resistance of about 10 kΩ, TCR
Assuming about −2% / K, about 2 V as an applied voltage, about 100 pF as an integration capacitance, about 30 μs as an integration time, about 30 times as an integration gain, and about 7 ° C. as a self-heating temperature, the integrated waveform bend Vmax becomes It is about 2V. The residual voltage varies depending on the number of bits of the FPN correction, but is about 0.2 V assuming about 6 bits.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は下記のよ
うな効果がある。先ず、各画素に与える電流値を補正す
る定電流源を持つことによって、増幅素子のばらつきや
検出器自体のばらつきによる撮像素子の出力電圧のばら
つきをダイナミックレンジ内に収めることができ、撮像
素子内または撮像素子外において行われる信号増幅や信
号処理を円滑に行うことが出来る。
As described above, the present invention has the following effects. First, by having a constant current source that corrects the current value given to each pixel, it is possible to keep the variation of the output voltage of the image sensor due to the variation of the amplification element and the variation of the detector itself within the dynamic range. Alternatively, signal amplification and signal processing performed outside the imaging element can be performed smoothly.

【0102】また、バイアス電流のビットを操作したと
きのカウント数と設定値とを比較して目標のバイアス電
流値を求めているため、回路規模が小さく、高速に目標
のバイアス電流値を求めることが出来る。更に、目標の
バイアス電流をもう1つ加えて、バイアス電流のビット
を操作したときのカウント数と設定値とを比較して目標
のバイアス電流値を求め、それらのバイアス電流値から
FPN補正回路のフルスケール電流値を求めているた
め、回路規模が小さく、高速にバイアス電流値とFPN
補正のフルスケール電流値とを同時に求めることが出来
る。
Also, since the target bias current value is obtained by comparing the count value when the bit of the bias current is operated with the set value, the circuit size is small and the target bias current value can be obtained at high speed. Can be done. Further, another target bias current is added, the count value when the bit of the bias current is operated is compared with a set value to obtain a target bias current value, and the FPN correction circuit of the FPN correction circuit is obtained from those bias current values. Since the full-scale current value is obtained, the circuit scale is small, and the bias current value and FPN can be quickly set
The correction full-scale current value can be obtained at the same time.

【0103】更にはまた、設定値をもう一つ加えて、バ
イアス電流のビットを操作したときのカウント数と設定
値とを比較して目標のバイアス電流値を求め、それらの
バイアス電流値からFPN補正回路のフルスケール電流
値を求めているため、回路規模が小さく、高速にバイア
ス電流値とFPN補正のフルスケール電流値とを同時に
求めることが出来る。
Further, another set value is added, the count value when the bit of the bias current is operated is compared with the set value to obtain a target bias current value, and the FPN is calculated from those bias current values. Since the full-scale current value of the correction circuit is obtained, the circuit scale is small, and the bias current value and the full-scale current value of the FPN correction can be simultaneously obtained at high speed.

【0104】また、FPN補正回路のフルスケール電流
値を指定し、あるバイアス電流におけるカウント結果
と、このバイアス電流からFPN補正回路のフルスケー
ル電流を引いた電流値におけるカウント結果がほぼ同じ
になるようにバイアス電流を求めているため、回路規模
を小さく、高速にFPN補正のフルスケール電流値を自
由に設定したときのバイアス電流値を求めることが出来
る。
Further, the full-scale current value of the FPN correction circuit is designated, and the count result at a certain bias current is substantially the same as the count result at a current value obtained by subtracting the full-scale current of the FPN correction circuit from this bias current. Therefore, the bias current value when the full-scale current value of the FPN correction is freely set can be obtained at a high speed with a small circuit scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態である撮像装置の装置全体
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an entire image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態である読み出し回路内のバ
イアス回路の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a bias circuit in a read circuit according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態である撮像装置の撮像素子
全体の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of an entire image pickup device of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】図1の撮像装置の動作を表すタイミング図であ
る。
FIG. 4 is a timing chart illustrating an operation of the imaging device of FIG. 1;

【図5】本発明の一実施形態の撮像装置を示す全体のブ
ロック図である。
FIG. 5 is an overall block diagram illustrating an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態の装置を示す全体のブロッ
ク図である。
FIG. 6 is an overall block diagram showing an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図7】バイアス電流を設定するためのフローチャート
である。
FIG. 7 is a flowchart for setting a bias current.

【図8】バイアス電流とオンチップFPNのフルスケー
ル電流を設定するアルゴリズムをイメージ的に表した図
である。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an algorithm for setting a bias current and a full-scale current of an on-chip FPN.

【図9】バイアス電流とオンチップFPNのフルスケー
ル電流を設定するアルゴリズムをイメージ的に表した図
である。
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an algorithm for setting a bias current and a full-scale current of an on-chip FPN.

【図10】バイアス電流とオンチップFPNのフルスケ
ール電流を設定するアルゴリズムとフレームとの関係を
示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a frame and an algorithm for setting a bias current and a full-scale current of an on-chip FPN.

【図11】積分回路の中身の動作について表した図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the contents of the integration circuit.

【図12】従来の撮像装置の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 垂直スイッチ 101 検出器 102,106 NPNトランジスタ 103 PNPトランジスタ 104,105 抵抗 107,109,112 スイッチ 108 積分コンデンサ 110,111114,115 NMOSFET 113 ホールドコンデンサ 116 増幅器 117 サンプル・ホールド回路 118 A/Dコンバータ 119 FPNメモリコントローラ 120 FPNメモリ 121 VRAM 122,125,127 コンパレータ 123 FPNメモリコントローラ 124 FPNメモリ 126 カウンタ 128 バイアスコントローラ 129 パラレル/シリアル変換器 130〜132 バイアス回路 133 PC(パーソナルコンピュータ) 134 D/Aコンバータ 135 NTSC信号発生器 301 水平シフトレジスタ 302 マルチプレクサ 303 読み出し回路 304 FPNデータバッファ 305 FPN補正電流源 308 垂直シフトレジスタ 309 バイアス設定回路 310 ノイズフィルタ Reference Signs List 100 vertical switch 101 detector 102, 106 NPN transistor 103 PNP transistor 104, 105 resistor 107, 109, 112 switch 108 integration capacitor 110, 111 114, 115 NMOSFET 113 hold capacitor 116 amplifier 117 sample / hold circuit 118 A / D converter 119 FPN Memory controller 120 FPN memory 121 VRAM 122, 125, 127 Comparator 123 FPN memory controller 124 FPN memory 126 Counter 128 Bias controller 129 Parallel / serial converter 130-132 Bias circuit 133 PC (personal computer) 134 D / A converter 135 NTSC signal Generator 301 Horizontal shift register 30 2 Multiplexer 303 Readout circuit 304 FPN data buffer 305 FPN correction current source 308 Vertical shift register 309 Bias setting circuit 310 Noise filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/14 Z Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC60 DD20 EE40 FF11 GG31 2G065 AB02 AB04 AB05 BA02 BA12 BA34 BC01 BC03 BC07 BC08 BC10 BC14 BC15 BC16 BC17 BC19 BC22 BC28 BC33 BD01 CA12 DA01 DA18 4M118 AA06 AB01 BA06 CA14 CB14 DD09 DD11 DD12 GA10 5C024 AX01 AX06 AX09 GX08 GX10 HX23 HX29 HX32 HX55 5J022 AA01 AB01 AC02 BA02 CA10 CF01 CF10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/14 Z F-term (Reference) 2F055 AA40 BB20 CC60 DD20 EE40 FF11 GG31 2G065 AB02 AB04 AB05 BA02 BA12 BA34 BC01 BC03 BC07 BC08 BC10 BC14 BC15 BC16 BC17 BC19 BC22 BC28 BC33 BD01 CA12 DA01 DA18 4M118 AA06 AB01 BA06 CA14 CB14 DD09 DD11 DD12 GA10 5C024 AX01 AX06 AX09 GX08 GX10 HX23 HX29 HX32 HX55 5J022 AA01 AB01 CF01 CF10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検出素子を有し、この検出素子のバイア
ス電流と前記検出素子の固定パターンノイズを補正する
ための補正手段のフルスケール電流とを変化させること
によって検出出力信号のレベルが変化する信号処理回路
と、前記信号処理回路から出力された信号とこの回路の
ダイナミックレンジ内で設定されたスレッショルドとを
比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果をカウン
トするカウント手段と、前記カウント手段でカウントさ
れた値により前記信号処理回路のバイアス電流と前記補
正回路のフルスケール電流とを制御する制御手段とを含
むことを特徴とする半導体装置。
1. A level of a detection output signal is changed by changing a bias current of the detection element and a full-scale current of a correction unit for correcting fixed pattern noise of the detection element. A signal processing circuit; comparison means for comparing a signal output from the signal processing circuit with a threshold set within a dynamic range of the circuit; counting means for counting a comparison result of the comparison means; A control means for controlling a bias current of the signal processing circuit and a full-scale current of the correction circuit based on the value counted in (1).
【請求項2】 前記制御手段は、前記スレッショルド以
下または以上の検出画素数を指定し、前記信号処理回路
のバイアス電流のMSB(最上位ビット)を操作し、前
記カウント手段のカウント結果と指定された画素数の比
較結果とから前記バイアス電流のMSBを決定し、順次
LSB(最下位ビット)まで同様の操作と判定によって
前記バイアス電流の各ビットの値を決定するようにした
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the control means specifies the number of pixels to be detected that is equal to or less than the threshold, operates the MSB (most significant bit) of a bias current of the signal processing circuit, and designates a count result of the count means. The MSB of the bias current is determined from the comparison result of the number of pixels, and the value of each bit of the bias current is sequentially determined by the same operation and determination up to LSB (least significant bit). The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記制御手段は、前記スレッショルド以
下の検出画素数が指定した画素数になるときのバイアス
電流値と、スレッショルドを超えた検出画素数が指定し
た画素数になるときのバイアス電流値とをそれぞれ求
め、これ等のバイアス電流値から前記補正手段のフルス
ケール電流値を決定するようにしたことを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
3. A bias current value when the number of detected pixels below the threshold reaches a specified number of pixels, and a bias current value when the number of detected pixels exceeding the threshold reaches a specified number of pixels. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a full-scale current value of said correction means is determined from said bias current values.
【請求項4】 前記制御手段は、前記スレッショルド以
下または以上の検出画素数が指定した下限設定値になる
ときのバイアス電流値と、スレッショルド以下または以
上の検出画素数が指定した上限設定値になるときのバイ
アス電流値とを求め、これ等のバイアス電流値から前記
補正手段のフルスケール電流値を決定するようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. The control unit according to claim 1, wherein the number of detected pixels below or above the threshold reaches a specified lower limit set value, and the number of detected pixels below or above the threshold becomes a specified upper limit set value. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a bias current value at that time is obtained, and a full-scale current value of said correction means is determined from these bias current values.
【請求項5】 前記制御手段は、前記補正手段のフルス
ケール電流値を指定し、あるバイアス電流におけるカウ
ント結果と、このバイアス電流から前記補正手段のフル
スケール電流を引いた電流値におけるカウント結果とが
ほぼ同じになるようにバイアス電流を決定するようにし
たことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
5. The control means specifies a full-scale current value of the correction means, and counts a count result at a certain bias current and a count result at a current value obtained by subtracting the full-scale current of the correction means from the bias current. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bias current is determined so that the values are substantially the same.
【請求項6】 検出素子を有し、この検出素子のバイア
ス電流と前記検出素子の固定パターンノイズを補正する
ための補正手段のフルスケール電流とを変化させること
によって検出出力信号のレベルが変化する信号処理回路
を含む半導体装置の制御方法であって、前記信号処理回
路から出力された信号とこの回路のダイナミックレンジ
内で設定されたスレッショルドとを比較する比較ステッ
プと、前記比較ステップの比較結果をカウントするカウ
ントステップと、前記カウントステップでカウントされ
た値により前記信号処理回路のバイアス電流と前記補正
回路のフルスケール電流とを制御する制御ステップとを
含むことを特徴とする制御方法。
6. A level of a detection output signal is changed by changing a bias current of the detection element and a full-scale current of a correction unit for correcting fixed pattern noise of the detection element. A control method for a semiconductor device including a signal processing circuit, comprising: a comparison step of comparing a signal output from the signal processing circuit with a threshold set within a dynamic range of the circuit; and a comparison result of the comparison step. A control method comprising: a counting step of counting; and a control step of controlling a bias current of the signal processing circuit and a full-scale current of the correction circuit based on the value counted in the counting step.
【請求項7】 前記制御ステップは、前記スレッショル
ド以下または以上の検出画素数を指定し、前記信号処理
回路のバイアス電流のMSB(最上位ビット)を操作
し、前記カウントステップのカウント結果と指定された
画素数の比較結果とから前記バイアス電流のMSBを決
定し、順次LSB(最下位ビット)まで同様の操作と判
定によって前記バイアス電流の各ビットの値を決定する
ようにしたことを特徴とする請求項6記載の制御方法。
7. The control step specifies the number of pixels to be detected below or above the threshold, manipulates the MSB (most significant bit) of the bias current of the signal processing circuit, and specifies the count result of the count step. The MSB of the bias current is determined from the comparison result of the number of pixels, and the value of each bit of the bias current is sequentially determined by the same operation and determination up to LSB (least significant bit). The control method according to claim 6.
【請求項8】 前記制御ステップは、前記スレッショル
ド以下の検出画素数が指定した画素数になるときのバイ
アス電流値と、スレッショルドを超えた検出画素数が指
定した画素数になるときのバイアス電流値とをそれぞれ
求め、これ等のバイアス電流値から前記補正手段のフル
スケール電流値を決定するようにしたことを特徴とする
請求項6記載の制御方法。
8. The method according to claim 1, wherein the controlling step comprises: setting a bias current value when the number of detected pixels below the threshold reaches the specified number of pixels; and a bias current value when the number of detected pixels exceeding the threshold reaches the specified number of pixels. 7. The control method according to claim 6, wherein a full-scale current value of said correction means is determined from these bias current values.
【請求項9】 前記制御ステップは、前記スレッショル
ド以下または以上の検出画素数が指定した下限設定値に
なるときのバイアス電流値と、スレッショルド以下また
は以上の検出画素数が指定した上限設定値になるときの
バイアス電流値とを求め、これ等のバイアス電流値から
前記補正手段のフルスケール電流値を決定するようにし
たことを特徴とする請求項6記載の制御方法。
9. The method according to claim 1, wherein the controlling step comprises: setting a bias current value when the number of detected pixels below or above the threshold reaches a specified lower limit set value; and setting a bias current value when the number of detected pixels below or above the threshold becomes a specified upper limit set value. 7. A control method according to claim 6, wherein a bias current value at that time is obtained, and a full-scale current value of said correction means is determined from these bias current values.
【請求項10】 前記制御ステップは、前記補正手段の
フルスケール電流値を指定し、あるバイアス電流におけ
るカウント結果と、このバイアス電流から前記補正手段
のフルスケール電流を引いた電流値におけるカウント結
果とがほぼ同じになるようにバイアス電流を決定するよ
うにしたことを特徴とする請求項6記載の制御方法。
10. The control step specifies a full-scale current value of the correction means and counts a count result at a certain bias current and a count result at a current value obtained by subtracting the full-scale current of the correction means from the bias current. 7. The control method according to claim 6, wherein the bias current is determined so that the bias currents are substantially the same.
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